Et team af ingeniører fra University of Glasgow har udviklet et batteri til at gøre lithium-ion-batterier mere miljøvenlige.
Lithium-ion batterier eren nyttig kombination af let og kompakt formfaktor og evnen til at modstå flere opladnings- og afladningscykler. Dette gjorde dem ideelle til brug i en lang række enheder, herunder bærbare computere, mobiltelefoner, smartwatches og elektriske køretøjer.
Som mange batterier, lithium-ion batterierindeholder en positiv elektrode, ofte lavet af lithium-cobalt / manganoxid eller lithium-jernphosphat, og en negativ elektrode, ofte lavet af lithiummetal. Under opladning strømmer lithiumioner gennem elektrolytten fra den positive elektrode til den negative elektrode, hvor de opbevares. Under brug strømmer ioner i den modsatte retning og genererer energi til strømforsyninger gennem en elektrokemisk reaktion.
En af de fysiske begrænsninger på antalletden energi, der kan lagres og frigives ved design af lithium-ion-batterier, er tykkelsen på deres elektroder. Tykkere elektroder begrænser diffusionen af lithiumioner gennem elektroden og begrænser derved den specifikke energi af lithium-ion-batterier. Forøgelse af elektrodernes tykkelse reducerer også deres modstandsdygtighed over for deformation, hvilket gør dem mere tilbøjelige til at revne. Så snart elektroden går i stykker, bliver batteriet ubrugeligt.
Udviklet af forskere under universitetets ledelseGlasgow sigter mod at opnå en bedre balance mellem størrelse og overflade af elektroder ved at indføre små nanoskalaer og mikroskalahuller eller porer i deres design. Ved at skære overfladen og det indre af elektroderne med porer kan de øge overfladearealet betydeligt sammenlignet med en solid elektrode med de samme ydre dimensioner.
For at gøre dette brugte forskere additiv produktionsteknologi - 3D-udskrivning. Målet er at strengt kontrollere størrelsen og placeringen af hver pore i deres elektroder.
De fyldte deres 3D-printer med et materiale, de udviklede, der kombinerer polymælkesyre, lithiumjernphosphat og kulstofnanorør.
Hvad er polymælkesyre? PLA (PolyLactic Acid, Polylactide) er en alifatisk termoplastisk polymer afledt af 100 % vedvarende ressourcer såsom majs- og kartoffelstivelse. Gennem polymerisering resulterer PLA i dannelsen af poly(L-mælkesyre) (PLLA). De kemiske og fysiske egenskaber af disse PLA'er er fuldstændig identiske
Det er biologisk nedbrydeligt og øger batteriets genanvendelighed.
Batteri med 300 mikron elektrode og porøsitet70% klarer sig bedst, når de testes med en specifik kapacitet på 151 milliampere-timer pr. Gram eller mAh / g, et standardmål for, hvor meget opladning et batteri kan rumme. Dette er cirka to til tre gange ydeevnen for et traditionelt lithium-ion-batteri med en solid elektrode af samme tykkelse.
Den øgede porøsitet og derfor det større overfladeareal af den tykkeste 300 mikron elektrode påvirkede også batterikapaciteten og steg med 158%.
Læs mere
Hør NASAs udholdenhedsrover flytte over Mars
Fysikere har skabt en analog til et sort hul og bekræftet Hawkings teori. Hvor det fører hen?
Mennesker kan modstå meget lave temperaturer, selv uden varmekilder