211service.com
Ilgiau veikiančios nešiojamųjų kompiuterių baterijos
Įprastos nešiojamųjų kompiuterių ir mobiliųjų telefonų ličio jonų baterijos greitai praranda gebėjimą kaupti energiją ir gali užsidegti, jei perkraunamos arba sugenda. Dabar tyrinėtojai Argonne nacionalinė laboratorija Argonne, IL, sukūrė kompozitines baterijų medžiagas, kurios gali padaryti tokias baterijas saugesnes ir ilgaamžes, tuo pačiu padidindamos jų pajėgumą kaupti energiją 30 procentų.
Galingos dalelės: Naujos ličio jonų baterijų elektrodų medžiagos, parodytos čia po elektroniniu mikroskopu, gali sukaupti daugiau energijos, taigi ir saugiau, nei įprastos ličio jonų baterijos nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir mobiliuosiuose telefonuose.
Praėjusį mėnesį mokslininkai žengė reikšmingą žingsnį link technologijos komercializavimo, licencijuodami ją pagrindinei medžiagų tiekimo įmonei Toda Kogyo, įsikūrusiai Japonijoje. Bendrovė gali pagaminti medžiagų apie 30 milijonų nešiojamųjų kompiuterių baterijų per metus, sako Gary Henriksenas, Argonne vadovaujantis elektrocheminio saugojimo tyrimams.
Naujos medžiagos yra vienas iš naujos kartos ličio jonų elektrodų chemijos pavyzdžių, sprendžiančių įprastų ličio jonų baterijų trūkumus. Kiekvienas turi savo kompromisus. Pavyzdžiui, kitos medžiagos, vadinamos ličio geležies fosfatu, saugumas ir ilgaamžiškumas yra geresnis nei Argonne medžiagos, tačiau ji sukaupia šiek tiek mažiau energijos nei įprastos ličio jonų baterijos. „Argonne“ medžiagos pagerina šiuolaikinių nešiojamųjų kompiuterių baterijų saugumą ir patikimumą, kartu sukaupdamos daugiau energijos.
Argonne mokslininkai pagerino teigiamų elektrodų veikimą padidindami medžiagų, jau naudojamų nešiojamųjų kompiuterių baterijose, cheminį ir struktūrinį stabilumą. Įprastose ličio jonų baterijose, turinčiose kobalto oksido elektrodus, nedidelis perkaitimas, atsirandantis dėl medžiagos perkrovimo arba akumuliatoriaus viduje esančių elektros trumpųjų jungčių, gali sukelti sparčiai didėjančią temperatūrą elemento viduje ir kai kuriais atvejais degimą. Taip yra todėl, kad medžiagai perkaitus, kobalto oksidas lengvai atiduoda deguonį, kuris reaguoja su akumuliatoriaus elektrolito tirpikliu ir generuoja daugiau šilumos, pamaitindamas reakcijas. Argonne tyrėjai išsprendė šią problemą pakeisdami dalį kobalto oksido mangano oksidu, kuris yra chemiškai stabilesnis.
Kitas mokslininkų žingsnis buvo pakeisti kai kurias elektrode esančias aktyvias metalo oksido medžiagas susijusia, bet elektrochemiškai neaktyvia medžiaga, suformuojant kompozitą. Ši medžiaga nekaupia energijos, nes kraunant ir iškraunant akumuliatorių neišleidžia ir nepriima ličio jonų. (Ličio jonų baterijos sukuria elektros srovę, kai ličio jonai juda tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų.) Dėl neaktyvios medžiagos kompozitas tampa stabilesnis nei įprastos elektrodų medžiagos, o tai reiškia, kad jis gali tarnauti ilgiau. Pasak jo, viena medžiagos versija gali atlaikyti 1500 įkrovimų ir iškrovimų neprarandant daug pajėgumų. Tai daugiau nei dvigubai ilgiau nei įprastų nešiojamųjų kompiuterių baterijos.
Be to, aktyvios, energiją kaupiančios medžiagos kiekio sumažinimas neigiamai veikia, padidindamas kompozito talpą. Jei iš įprastų kobalto oksido medžiagų pašalinama per daug ličio, medžiaga suyra ir greitai praranda gebėjimą visiškai įkrauti ir išsikrauti. Neaktyvi medžiaga leidžia sunaudoti daug daugiau ličio nepažeidžiant medžiagos.
Elektrodų medžiaga gali sukaupti 45–50 procentų daugiau energijos nei geriausi nešiojamųjų kompiuterių baterijų elektrodai. Kalbant apie visą akumuliatoriaus elementą, atsižvelgiant į tai, kad teigiamas elektrodas sudaro mažiau nei pusę viso akumuliatoriaus elemento svorio ir tūrio, bendras akumuliatoriaus energijos kaupimas gali būti pagerintas 20–30 procentų, sako Henriksenas.
Kitas mokslininkų žingsnis yra pagerinti kompozitinės medžiagos įkrovimo ir iškrovimo greitį, kad ją būtų galima naudoti hibridinėse transporto priemonėse. Dabar pagaminta Argonne medžiaga gali būti visiškai iškrauta per maždaug tris valandas – pakankamai greitai nešiojamiesiems kompiuteriams, bet per lėtai automobiliui. Iškrovimo greitis turės būti bent tris kartus greitesnis ir greičiausiai didesnis, kad technologija veiktų įkraunamose hibridinėse transporto priemonėse, kuriose akumuliatorių galima įkrauti iš įprasto elektros lizdo.
MIT medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius Yet-Ming Chiang teigia, kad naujoji medžiaga yra reikšmingas patobulinimas, palyginti su ličio kobalto oksidu, skirtu nešiojamųjų kompiuterių akumuliatoriams. Jei galvojate apie lauką, kuris per metus auga 8–9 procentais, jūs tiesiog sutaupėte trejus metus. Galbūt jūs peršokote konkurenciją, sako jis. Esu tikras, kad kiekvienas, kuris gamina mobiliųjų telefonų ir nešiojamųjų kompiuterių baterijas, labai džiaugtųsi turėdamas tokį pranašumą.