211service.com
Litija jonu akumulatori lētāk
Jauns veids, kā izgatavot modernus litija jonu akumulatoru materiālus, risina vienu no galvenajām atlikušajām problēmām: izmaksas. Arumugams Mantirams , Materiālu inženierijas profesors Teksasas Universitātē Ostinā, ir pierādījis, ka litija dzelzs fosfāta iegūšanas metode uz mikroviļņu krāsni prasa mazāk laika un izmanto zemāku temperatūru nekā parastās metodes, kas varētu radīt zemākas izmaksas.
Nano jauda: Elektronu mikroskopa attēls ar 40 nanometru platām stieņa formas daļiņām, kas veido daudzsološu akumulatora materiālu.
Litija dzelzs fosfāts ir alternatīva litija kobalta oksīdam, ko izmanto lielākajā daļā klēpjdatoru litija jonu akumulatoru. Tas solās būt daudz lētāks, jo tajā tiek izmantots dzelzs, nevis daudz dārgākais metāla kobalts. Lai gan tas uzglabā mazāk enerģijas nekā daži citi litija jonu materiāli, litija dzelzs fosfāts ir drošāks, un to var izgatavot tā, lai materiāls nodrošinātu lielu jaudas pārrāvumu, kas padara to īpaši noderīgu hibrīdautos.
Patiešām, litija dzelzs fosfāts ir kļuvis par vienu no karstākajiem jaunajiem akumulatoru materiāliem. Piemēram, A123 sistēmas , jaunuzņēmums, kas atrodas Votertaunā, MA, kas ir izstrādājis vienu materiāla veidu, ir savācis vairāk nekā 148 miljonus ASV dolāru un komercializējis uzlādējamu elektroinstrumentu baterijas, kas spēj pārspēt parastos iespraužamos instrumentus. Materiāls ir arī viens no veidiem, kas tiek testēts jaunam General Motors elektromobilim.
Taču ir izrādījies sarežģīti un dārgi ražot litija dzelzs fosfāta akumulatorus, kas samazina iespējamo izmaksu ietaupījumu salīdzinājumā ar tradicionālajām litija jonu baterijām. Parasti materiāli tiek izgatavoti procesā, kas aizņem stundas un prasa pat 700 °C temperatūru.
Mantirama metode ietver komerciāli pieejamu ķīmisko vielu – litija hidroksīda, dzelzs acetāta un fosforskābes – sajaukšanu šķīdinātājā un pēc tam šo maisījumu pakļauj mikroviļņu krāsnī piecas minūtes, kas sasilda ķīmiskās vielas līdz aptuveni 300 °C. Procesā veidojas stieņa formas litija dzelzs fosfāta daļiņas. Visaugstākās veiktspējas daļiņas ir aptuveni 100 nanometrus garas un 25 nanometrus platas. Mazais izmērs ir nepieciešams, lai litija joni varētu ātri pārvietoties daļiņās un izkļūt no tām akumulatora uzlādes un izlādes laikā.
Lai uzlabotu šo materiālu veiktspēju, Manthiram pārklāja daļiņas ar elektriski vadošu polimēru, kas pats tika apstrādāts ar nelielu daudzumu sulfonskābes. Pārklātās nanodaļiņas testēšanai tika iekļautas nelielā akumulatora šūnā. Ar lēnu izlādes ātrumu materiāli uzrādīja iespaidīgu jaudu: pie 166 miliamperstundām uz gramu materiāli tuvojās litija dzelzs fosfāta teorētiskajai kapacitātei, kas ir 170 miliamperstundas uz gramu. Sākotnējās pārbaudēs šī jauda ātri samazinājās, ja izlādes ātrums bija lielāks. Bet Manthiram saka, ka jaunās materiāla versijas ir parādījušas labāku veiktspēju.
Vēl ir pāragri spriest, cik lielā mērā jaunā pieeja samazinās izmaksas litija dzelzs fosfāta akumulatoru ražošanā. Metodes zemās temperatūras var samazināt enerģijas pieprasījumu, un fakts, ka tā ir ātra, var palielināt ražošanu no tāda paša aprīkojuma daudzuma, kas var padarīt ražošanu ekonomiskāku. Bet ir jārēķinās arī ar vadošā polimēra un ražošanas iekārtu izmaksām, un process ir jādemonstrē lielos mērogos. Procesam būs arī jākonkurē ar citām daudzsološām eksperimentālām ražošanas metodēm, saka Stenlijs Vitingems , ķīmijas, materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Ņujorkas štata universitātē Binghemtonā.
Manthiram nesen ir publicējis sasniegumus divu citu veidu litija jonu akumulatoru materiāliem un strādā ar ActaCell , jaunuzņēmums, kas atrodas Ostinā, Teksasā, lai komercializētu savā laboratorijā izstrādāto tehnoloģiju. Uzņēmums, kas pagājušajā nedēļā paziņoja, ka ir piesaistījis 5,58 miljonus ASV dolāru riska finansējumam, jau ir licencējis daļu no Manthiram tehnoloģijām, taču tas nepateiks, kura tehnoloģija līdz nākamajam gadam.