Nauja ličio jonų baterijų konstrukcija, kuri yra 2000 kartų galingesnė, įkraunama 1 000 kartų greičiau
Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign universiteto mokslininkai sukūrė naują ličio jonų akumuliatorių technologiją, kuri yra 2000 kartų galingesnė nei palyginamos baterijos. Tyrėjų teigimu, tai nėra tik evoliucinis žingsnis akumuliatorių technologijų srityje: „Tai nauja įgalinanti technologija ... ji laužo įprastas energijos šaltinių paradigmas. Tai leidžia mums daryti kitokius, naujus dalykus “.
Šiuo metu energijos kaupimas yra susijęs su kompromisais. Galite turėti daug energijos (vatų) arba daug energijos (vatvalandžių), tačiau paprastai negalite turėti abiejų. Superkondensatoriai gali išlaisvinti didžiulę jėgą , bet tik kelioms sekundėms; kuro elementai gali sukaupti didžiulį energijos kiekį, tačiau jų maksimali galia yra ribota. Tai problema, nes daugumai šiuolaikinių pažangiausių technologijų - išmaniųjų telefonų, nešiojamų kompiuterių, elektrinių transporto priemonių - reikia daug energijos ir energijos. Ličio jonų baterijos šiuo metu yra geriausias sprendimas naudojant daug energijos ir energijos, tačiau net ir geriausi ličio jonų akumuliatorių dizainai reikalauja, kad pramonės dizaineriai ir elektronikos inžinieriai kurdami naują įrenginį imtųsi rimtų kompromisų.
Tai leidžia mums tvarkingai patekti į Ilinojaus universiteto akumuliatorių, kurio energijos tankis yra didesnis nei superkondensatoriaus, tačiau energijos tankis yra palyginamas su dabartinėmis nikelio-cinko ir ličio jonų baterijomis. Pagal universiteto pranešimą spaudai , ši nauja baterija gali leisti belaidžiams prietaisams perduoti savo signalus 30 kartų toliau - arba, galbūt naudingiau, turėti 30 kartų mažesnę bateriją. Jei to nepakaks, ši nauja baterija yra įkraunama - ją galima įkrauti 1 000 kartų greičiau nei įprastus ličio jonų akumuliatorius. Trumpai tariant, tai yra svajonių baterija. (Pamatyti: Ar reikia, kad per 5 metus būtų pagaminta 5x talpos cheminė baterija - ar tai galima padaryti? )
Šie didžiuliai pasiekimai kyla iš visiškai naujo katodo ir anodo struktūros, kurią sukūrė Ilinojaus universiteto mokslininkai. Iš esmės standartinė ličio jonų baterija paprastai turi tvirtą, dvimatį anodą iš grafito ir katodą iš ličio druskos. Kita vertus, naujoje Ilinojaus baterijoje yra akytas, trimatis anodas ir katodas. Norėdami sukurti šią naują elektrodo struktūrą, mokslininkai ant stiklo pagrindo sukuria polistirolo (putų polistirolo) struktūrą, ant polistirolo elektrodozę turinčią nikelį, o ant anodo - į elektrodinę nikelio alavo, o ant katodo - mangano dioksidą. Aukščiau pateikta diagrama gerai paaiškina procesą.
Galutinis rezultatas yra tas, kad šie akyti elektrodai turi didžiulį paviršiaus plotą, leidžiantį tam tikroje erdvėje vykti daugiau cheminių reakcijų, galiausiai suteikiant didžiulį impulsą iškrovos greičiui (išėjimo galiai) ir įkrovimui. Iki šiol mokslininkai naudojo šią technologiją kurdami mygtuko dydžio mikrokompiuterį, o žemiau pateiktoje diagramoje galite pamatyti, kaip gerai jų baterija prilygsta įprastinei „Sony CR1620“ mygtukų ląstelei. Energijos tankis yra šiek tiek mažesnis, tačiau galios tankis yra 2000 kartų didesnis. Priešingame kraujavimo krašto spektro gale - padidėjęs energijos tankis, bet mažesnis energijos tankis - tada Šiuo metu pakuotę pirmauja IBM ličio oro baterija .
Energijos tankis ir galios tankis įvairioms baterijų technologijoms, įskaitant naują Ilinojaus universiteto mikrostruktūrinį anodo / katodo ličio jonų akumuliatorių
Realiame pasaulyje ši technologija tikriausiai bus naudojama įrengiant vartotojų prietaisus daug mažesnėmis ir lengvesnėmis baterijomis - įsivaizduokite išmanųjį telefoną su kredito kortelės storio baterija, kurią galima įkrauti per kelias sekundes. Taip pat bus daugybė programų už vartotojo erdvės ribų, tokiose galingose vietose kaip lazeriai ir medicinos prietaisai, ir kitose vietose, kuriose paprastai naudojami superkondensatoriai, pavyzdžiui, „Formulės 1“ automobiliuose ir greitai įkraunamuose elektriniuose įrankiuose. Vis dėlto, kad tai įvyktų, Ilinojaus universitetas pirmiausia turės įrodyti, kad jų technologijos yra didesnės nei baterijos, ir kad gamybos procesas nėra pernelyg brangus komercinei gamybai. Čia tikiuosi.