Екип от инженери от университета в Глазгоу са разработили батерия, за да направят литиево-йонните батерии по-щадящи околната среда.
Литиево-йонните батерии саполезна комбинация от лек и компактен форм-фактор и способността да издържа на множество цикли на зареждане и разреждане. Това ги направи идеални за използване в голямо разнообразие от устройства, включително лаптопи, мобилни телефони, интелигентни часовници и електрически превозни средства.
Подобно на много батерии, литиево-йонни батериисъдържат положителен електрод, често направен от литий-кобалт / манганов оксид или литиево-железен фосфат, и отрицателен електрод, често изработен от литиев метал. По време на зареждането литиевите йони преминават през електролита от положителния електрод към отрицателния електрод, където се съхраняват. По време на употреба йони текат в обратна посока, генерирайки енергия за захранване на устройства чрез електрохимична реакция.
Едно от физическите ограничения за брояЕнергията, която може да се съхранява и освобождава от дизайна на литиево-йонните батерии, е дебелината на техните електроди. По-дебелите електроди ограничават дифузията на литиеви йони през електрода, като по този начин ограничават специфичната енергия на литиево-йонните батерии. Увеличаването на дебелината на електродите също намалява тяхната устойчивост на деформация, което ги прави по-податливи на напукване. Веднага след като електродът се счупи, батерията става неизползваема.
Разработено от учени под ръководството на университетаГлазгоу се стреми да постигне по-добър баланс между размера и повърхността на електродите чрез въвеждане на малки отвори или пори в наномащаб и микро скала в техния дизайн. Чрез изрязване на повърхността и вътрешността на електродите с пори, те могат значително да увеличат повърхността в сравнение с твърд електрод със същите външни размери.
За целта учените са използвали технология за производство на добавки - 3D печат. Целта е стриктно да се контролира размерът и разположението на всяка пора в техните електроди.
Те заредиха своя 3D принтер с разработен от тях материал, който съчетава полимлечна киселина, литиев железен фосфат и въглеродни нанотръби.
Какво е полимлечна киселина? PLA (полимлечна киселина, полилактид) е алифатен термопластичен полимер, получен от 100% възобновяеми ресурси като царевично и картофено нишесте. Чрез полимеризация PLA води до образуването на поли(L-млечна киселина) (PLLA). Химическите и физичните свойства на тези PLA са напълно идентични
Той е биоразградим и увеличава възможността за рециклиране на батерията.
Батерия с 300 микрона електрод и порьозност70% се представят най-добре, когато са тествани със специфичен капацитет от 151 милиамперчаса на грам или mAh / g, стандартна мярка за това колко заряд може да побере една батерия. Това е около два до три пъти производителността на традиционната литиево-йонна батерия с твърд електрод със същата дебелина.
Повишената порьозност и следователно по-голямата повърхност на най-дебелия 300 микронен електрод също се отрази на капацитета на батерията, като се увеличи със 158%.
Прочетете още
Чуйте как марсоходът на НАСА Perseverance се движи през Марс
Физиците са създали аналог на черна дупка и са потвърдили теорията на Хокинг. Къде води?
Хората могат да издържат на много ниски температури дори без източници на топлина