Tým inženýrů z University of Glasgow vyvinul baterii, která je šetrnější k životnímu prostředí
Lithium-iontové baterie jsouužitečná kombinace lehkého a kompaktního provedení a schopnosti odolat několika cyklům nabíjení a vybíjení. Díky tomu byly ideální pro použití v široké škále zařízení, včetně notebooků, mobilních telefonů, chytrých hodinek a elektrických vozidel.
Stejně jako mnoho baterií, lithium-iontové baterieobsahují kladnou elektrodu, často vyrobenou z oxidu kobaltu / manganu lithného nebo fosforečnanu lithno-železného, a zápornou elektrodu, často vyrobenou z kovového lithia. Během nabíjení proudí lithiové ionty elektrolytem z kladné elektrody na zápornou elektrodu, kde jsou uloženy. Během používání ionty proudí v opačném směru a elektrochemickou reakcí generují energii pro napájení zařízení.
Jedno z fyzických omezení počtuenergie, kterou lze uložit a uvolnit konstrukcí lithium-iontových baterií, je tloušťka jejich elektrod. Silnější elektrody omezují difúzi lithiových iontů elektrodou, čímž omezují specifickou energii lithium-iontových baterií. Zvětšení tloušťky elektrod také snižuje jejich odolnost proti deformaci, čímž jsou náchylnější k praskání. Jakmile se elektroda rozbije, baterie se stane nepoužitelnou.
Vyvinuto vědci pod vedením univerzityCílem Glasgow je dosáhnout lepší rovnováhy mezi velikostí a povrchem elektrod zavedením drobných otvorů nebo pórů v mikroskopickém měřítku a mikroskopickém měřítku. Řezáním povrchu a vnitřku elektrod póry mohou výrazně zvýšit povrchovou plochu ve srovnání s pevnou elektrodou se stejnými vnějšími rozměry.
Vědci k tomu použili technologii aditivní výroby - 3D tisk. Cílem je přísně kontrolovat velikost a umístění každého póru v jeho elektrodách.
Naložili do své 3D tiskárny materiál, který vyvinuli a který kombinuje kyselinu polymléčnou, fosforečnan lithno-železný a uhlíkové nanotrubičky.
PLA (kyselina polymléčná, polylaktid) je alifatický termoplastický polymer získaný ze 100% obnovitelných zdrojů, jako je kukuřičný a bramborový škrob.Polymerací vede PLA k tvorbě poly(L-mléčné kyseliny) (PLLA).Chemické a fyzikální vlastnosti těchto PLA jsou naprosto stejné
Je biologicky odbouratelný a zvyšuje recyklovatelnost baterie.
Baterie s 300 mikronovou elektrodou a pórovitostí70% si vedlo nejlépe, když bylo testováno se specifickou kapacitou 151 miliampérhodin na gram nebo mAh / g, což je standardní měřítko toho, kolik energie baterie unese. To je přibližně dvakrát až třikrát vyšší výkon než tradiční lithium-iontová baterie s pevnou elektrodou stejné tloušťky.
Zvýšená pórovitost, a proto větší povrch nejsilnější 300 mikronové elektrody také ovlivnil kapacitu baterie, což se zvýšilo o 158%.
Přečtěte si více
Poslechněte si, jak se rover Perseverance NASA pohybuje po Marsu
Fyzici vytvořili analogii černé díry a potvrdili Hawkingovu teorii. Kam to vede?
Lidé vydrží velmi nízké teploty i bez zdrojů tepla