Löytyi tapa lisätä litiumioniakkujen kapasiteettia 10 kertaa

Kymmenet tieteelliset ryhmät etsivät ympäri maailmaa vaihtoehtoja litiumioniakkujen kapasiteetin merkittävälle lisäämiselle ympäri maailmaa. Piin lisäämistä rakenteeseen pidetään lupaavana suuntauksena, mutta sen hauraus, siihen perustuvien yhdisteiden hauraus ja muut ongelmat eivät salli tätä pitkään aikaan.

Näyttää kuitenkin siltä, ​​että japanilaiset tutkijat ovat onnistuneet löytämään ratkaisun pii-ongelmaan. He keksivät uuden muotoisen anodin, joka on valmistettu nanokokoisista piikaarista, jotka antavat tarvittavan lujuuden ja kestävyyden.

Nykyaikaiset litiumioniakut ja niiden haitat

Joten aluksi vain muutama sana litiumioniakkujen toiminnasta. Joten, kuten tiedät, akku koostuu parista elektrodeista (katodi ja anodi) ja elektrolyyttisestä liuoksesta. Elektrolyytin päätehtävä on siis litiumionien siirto katodin ja anodin välillä, joka on valmistettu vain grafiitista.

Joten akun latauksen aikana litiumionit liikkuvat katodi-liuos-anodi-polkua pitkin. Poistoprosessissa ionien liike tapahtuu vastakkaiseen suuntaan.

Tämä muotoilu on osoittautunut hyväksi ja toiminut yli tusinan ajan. Mutta tämän koko virheenkorjauksen tärkein haittapuoli on, että kuutta hiiliatomia on käytettävä kerralla grafiittianodissa yhden litiumionin varastointiin. Tästä syystä näiden paristojen energiatiheys on pieni.

Piini ja sen sovellukset

Siitä huolimatta, jos tarkastelemme sellaista materiaalia kuin pii, niin yksi sen atomista pystyy sitoutumaan neljällä litiumionilla kerralla, mikä lisää melkein 10-kertaisen energian tiheyden. Kaikki näyttää olevan kunnossa, mutta tutkijat eivät ole vieläkään pystyneet stabiloimaan piitä.

Koska se on altis merkittävälle laajenemiselle (jopa 400% alkuperäisestä määrästä), supistukset ja murtuminen akun käytön aikana, kaikki nämä muodonmuutosvaikutukset tuhosivat piianodit tarpeeksi nopea.

Tutkimusryhmä Okinawan tutkinnon suorittaneesta tekniikan ja tekniikan instituutista (OSIT) ehdotti ratkaisua piianodin stabiloinnin ongelmaan. Insinöörit tekivät koko joukon kokeita eripaksuisilla piikerroksilla etsimään kultaista keskiarvoa, jossa korkean energiatiheyden ja akun vakauden olosuhteet täyttyvät.

Tutkijat ovat havainneet, että piikerroksen kasvaessa ensin jäykkyys kasvaa ja tietyn pisteen jälkeen se vähenee jyrkästi. Päätettiin tutkia tarkemmin tällaisen siirtymän syytä, ja tämän tutkijat ovat pystyneet selvittämään.

Kävi ilmi, että kun pii kerrostuu metallisten nanohiukkasten päälle, alkavat muodostua pienet käännetyn kartion muodossa olevat pylväät, jotka paksuuntuvat kohti yläosaa.

On käynyt ilmi, että kasvavan määrän piiatomien laskeutuessa ja vastaavasti pylväiden kasvaessa niistä tulee niin leveä, että ne koskettavat toisiaan ja muodostavat siten kaarevan nanometrirakenteen mittakaavassa.

Tällainen rakenne on melko vahva, ja ihmiset käyttävät sitä jopa rakentamisessa. Ja käy ilmi, että ennen kuin nämä nano-kaaret muodostettiin, rakenne on melko heikko, ja niiden vielä suurempi kasvu luo huokoisen rakenteen, jossa on reikiä, mikä ei ole niin tehokasta.

Ja vasta tällaisten kaarien muodostumisen yhteydessä syntyy tasapaino, joka mahdollistaa suuremman latauskapasiteetin ja pystyy kestämään suuren määrän lataus- / purkausjaksoja.

Ei ole vielä tiedossa, milloin uudet piianodilla varustetut litiumioniakut tulevat myyntiin, mutta tosiasia, että tämä suunta on lupaava, voidaan tunnistaa jo tässä vaiheessa.

Piditkö materiaalista? Laita sitten sormi ylös ja tilaa kanava. Kiitos huomiostasi!