211service.com
Geresnės ličio jonų baterijos
Vyksta naujas kietų polimerų pagrindu pagamintų ličio jonų baterijų įsikūnijimas. Berkeley, CA pagrįstas startuolis Seeo, Inc . teigia, kad jo ličio jonų elementai bus saugesni, ilgaamžiai, lengvesni ir pigesni nei dabartinės baterijos. Seeo baterijose kaip elektrolitas naudojamos plonos polimero plėvelės ir didelio energijos tankio lengvi elektrodai. Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija dabar gamina ir išbando Kalifornijos universiteto Berkeley spinoff sukurtas ląsteles.
Tvirtas ir kompaktiškas: Ličio jonų elementai, kuriuose naudojami polimeriniai elektrolitai, gali būti nebrangiai supakuoti į kompaktiškus lanksčius maišelius (parodyta aukščiau), vietoj lazeriu suvirintų metalinių talpyklų, naudojamų dabartiniuose elementuose.
Ličio jonų baterijos naudojamos mobiliuosiuose telefonuose ir nešiojamuosiuose kompiuteriuose, nes jos yra mažesnės ir lengvesnės nei kitų tipų baterijos. Jie taip pat yra perspektyvūs elektrinėms ir hibridinėms transporto priemonėms. Tačiau įprastos medžiagos ir chemija neleido jas plačiai naudoti automobiliuose.
Šiuolaikinėse ličio jonų baterijose naudojami ličio kobalto oksido elektrodai ir skystas elektrolitas, paprastai organiniame tirpiklyje ištirpintos ličio druskos. Elektrodo medžiaga gali išleisti deguonį, kai ji yra perkrauta arba pradurta, todėl degus tirpiklis užsiliepsnoja ir akumuliatorius gali sprogti. Be to, įkrauti elektrodai labai reaguoja su skystu elektrolitu, o tai sumažina galią ir [ciklo trukmę]. Khalilas Aminas , Argonne nacionalinės laboratorijos pažangių baterijų technologijų grupės vadovas.
Pagrindinis Seeo proveržis yra kietas polimerinis elektrolitas. Jis nėra degus, todėl iš prigimties saugesnis. Be to, laikui bėgant akumuliatorius išsaugos daugiau savo talpos, nes polimeras nereaguoja su įkrautu elektrodu. Visą gyvenimą trunkantys duomenys rodo, kad įprastos ličio jonų sistemos praranda apie 40 procentų pajėgumų per 500 ciklų, sako Mohitas Singhas, „Seeo“ įkūrėjas. Mes gauname daug geresnį ciklo gyvenimą. Galime pereiti 1000 ciklų su mažiau nei 5 procentų pajėgumo praradimu.
Neigiamojo elektrodo arba anodo elektrolitas taip pat veikia su ličio metalo plėvelėmis, kurios yra lengvesnės nei dabartinės anodo medžiagos. Tai reiškia, kad baterija gali tiekti daugiau energijos esant tokiam pačiam svoriui. Remdamasi vienu baterijos elementu, Seeo apskaičiavo, kad jo energijos tankis būtų iki 300 vatvalandžių vienam kilogramui, o tai yra 50 procentų didesnis nei šiandien rinkoje esančių ličio jonų baterijų.
Amine teigia, kad akumuliatoriai su kietais elektrolitais turi papildomą pranašumą, nes yra pigesni. Nors skysti elektrolitai turi būti sandariai užsandarinti lazeriu suvirintame metaliniame inde, plastikiniai elektrolitai gali būti supakuoti termiškai uždaromuose maišeliuose.
Polimerinių medžiagų pranašumai pateisino polimerinių elektrolitų tyrimus daugiau nei tris dešimtmečius. Tiesą sakant, ličio polimerų baterijos jau yra radijo bangomis valdomuose automobiliuose ir MP3 grotuvuose. Tačiau jie naudoja polimerinį gelį, kuriame yra tirpiklių, todėl jie, kaip ir skysti elektrolitai, kelia gaisro ar sprogimo pavojų ir jų tarnavimo laikas nėra labai ilgas.
Buvo sunku pagaminti kietus polimerus, kurie būtų laidūs kaip skysti elektrolitai. Įkraunamame akumuliatoriuje elektrolitas praleidžia ličio jonus nuo teigiamo elektrodo arba katodo iki anodo. Kuo didesnis elektrolito laidumas, tuo greičiau įkraunama baterija. Šv. Paulius, MN 3 mln ir Monrealyje, Kanadoje įsikūręs elektros energijos tiekėjas Hidro-Kvebekas daugiau nei 10 metų praleido kieto polimero ličio baterijoms. Bet jūs turite naudoti polimerą 60 laipsnių Celsijaus temperatūroje, kad pagerintumėte laidumą, sako Amine. Tai nėra labai praktiška.
Problema ta, kad polimero laidumas ir mechaninis stiprumas nėra susiję. Singhas sako, kad jei žmonės bandytų gaminti polimerus, turinčius aukštą joninį laidumą, jie gautų gumulą.
„Seeo“ šią problemą išsprendė kurdamas plėveles iš blokinių kopolimerų: medžiagų, turinčių dvi susietas polimerų grandines, kurios savaime susirenka į nanostruktūras. Vienas iš polimerų sudaro laidžių cilindrų masyvą, įterptą į kitą polimerą, kuris tarnauja kaip kieta matrica. Singhas sako, kad elektrolito plėvelė yra tvirta ir beveik tokia pat laidi kaip skysti elektrolitai.
„Seeo“ technologija tapo labai patraukli dėl tvirtinimo dėl didelio laidumo polimero, sako Amine. Tačiau ličio anodas gali būti stabdys. Ličio paviršius šiurkštėja ir auga kristaliniai dendritai, kurie gali pasiekti katodą ir trumpinti akumuliatorių. Bendrovė turės atlikti ilgalaikius bandymus, kad parodytų, jog jos polimeras yra pakankamai kietas, kad blokuotų dendritus.
Polimeriniai elektrolitai taip pat turi vieną didelį būdingą trūkumą. Singhas sako, kad polimerus visada ribos mažesnis jonų laidumas, palyginti su skysčiais. Tai reiškia, kad „Seeo“ baterija būtų ribojama naudoti nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir elektrinėse transporto priemonėse. Tačiau šie polimerai negalėtų būti pritaikyti greito įkrovimo programoms, tokioms kaip hibridinės elektrinės transporto priemonės ar elektriniai įrankiai.