Leiti viis liitiumioonakude mahutavuse suurendamiseks 10 korda

Üle maailma otsivad kümned uurimisrühmad võimalusi liitiumioonakude mahutavuse märkimisväärseks suurendamiseks. Räni sissetoomist struktuuri peetakse paljulubavaks suunaks, kuid selle haprus, sellel põhinevate ühendite haprus ja muud probleemid ei võimaldanud seda pikka aega.

Kuid näib, et Jaapani teadlastel on õnnestunud räniprobleemile lahendus leida. Nad tulid välja uue anoodi kujundusega, mis oli valmistatud nano-suurustest ränikaartest, mis annavad vajaliku tugevuse ja vastupidavuse.

Kaasaegsed liitiumioonakud ja nende puudused

Alustuseks vaid mõni sõna liitiumioonakude töö kohta. Niisiis, nagu teate, koosneb aku elektroodide paarist (katood ja anood) ja elektrolüütilisest lahusest. Niisiis on elektrolüüdi põhiülesanne liitiumioonide ülekandmine katoodi ja anoodi vahel, mis on lihtsalt grafiidist valmistatud.

Niisiis, aku laadimise ajal liiguvad liitiumioonid mööda katoodi-lahuse-anoodi rada. Heitmise käigus toimub ioonide liikumine vastupidises suunas.

See disain on ennast hästi tõestanud ja töötanud üle tosina aasta. Kuid kogu selle silutud disaini peamine puudus seisneb selles, et ühe liitiumioonide salvestamiseks tuleb grafiitanoodis kasutada korraga kuut süsinikuaatomit. Sel põhjusel on nende patareide energiatihedus madal.

Räni ja selle rakendused

Sellest hoolimata, kui vaadata sellist materjali nagu räni, siis üks selle aatomitest on võimeline seonduma korraga nelja liitiumiooniga, mis annab energiatiheduse peaaegu kümnekordse kasvu. Tundub, et kõik on korras, kuid teadlased ei ole ikkagi suutnud räni stabiliseerida.

Kuna see on altid märkimisväärsele laienemisele (kuni 400% algsest mahust), vähenevad kokkutõmbed ja purunemine aku töö ajal, siis kõik need deformatsioonimõjud hävitasid ränianoodid piisavalt kiiresti.

Okinawa tehnoloogia- ja tehnoloogiainstituudi (OSIT) uurimisrühm on pakkunud lahendust ränianoodi stabiliseerimise probleemile. Insenerid tegid kuldse kesktee otsimiseks terve rea katseid erineva paksusega ränikihtidega, mille puhul täidetakse kõrge energiatiheduse ja aku stabiilsuse tingimused.

Teadlased on leidnud, et kui ränikiht suureneb, suureneb kõigepealt jäikus ja teatud aja pärast järsk langus. Selle ülemineku põhjust otsustati põhjalikumalt uurida ja seda on teadlased suutnud välja selgitada.

Selgus, et räni ladestumisel metallilistele nanoosakestele hakkavad moodustuma pisikesed pööratud koonuste kujulised sambad, mis paksenevad ülaosa suunas.

Selgub, et üha suurema hulga räni aatomite sadestumisel ja vastavalt sambade kasvul muutuvad nad nii laiad, et puudutavad üksteist ja moodustavad seega nanomeetri kaarekujulise struktuuri kaal.

Selline struktuur on üsna tugev ja seda kasutavad inimesed isegi ehitamisel. Ja selgub, et enne nende nanokaaride moodustamist on struktuur üsna nõrk ja nende veelgi suurem kasv loob aukudega käsnjas struktuuri, mis pole nii efektiivne.

Ja ainult selliste kaaride tekkimise hetkel luuakse tasakaal, mis võimaldab tagada suurema laadimisvõimsuse ja suudab vastu pidada suurele arvule laadimis- / tühjendustsüklitele.

Millal uued ränianoodiga liitiumioonakud müüki tulevad, pole veel teada, kuid tõsiasja, et see suund on paljutõotav, saab juba selles etapis ära tunda.

Kas teile meeldis materjal? Seejärel pange sõrm üles ja tellige kanal. Tänan tähelepanu eest!