Μια ομάδα μηχανικών από το Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης ανέπτυξε μια μπαταρία για να κάνει τις μπαταρίες ιόντων λιθίου πιο φιλικές προς το περιβάλλον.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναιένας χρήσιμος συνδυασμός ελαφρού και συμπαγούς παράγοντα μορφής και η ικανότητα αντοχής σε πολλαπλούς κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης. Αυτό τα έκανε ιδανικά για χρήση σε μια μεγάλη ποικιλία συσκευών, όπως φορητούς υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, smartwatch και ηλεκτρικά οχήματα.
Όπως πολλές μπαταρίες, οι μπαταρίες ιόντων λιθίουπεριέχουν ένα θετικό ηλεκτρόδιο, συχνά κατασκευασμένο από λίθιο κοβάλτιο / οξείδιο του μαγγανίου ή φωσφορικό σίδηρο λιθίου, και ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο, συχνά κατασκευασμένο από μέταλλο λιθίου. Κατά τη φόρτιση, τα ιόντα λιθίου ρέουν μέσω του ηλεκτρολύτη από το θετικό ηλεκτρόδιο στο αρνητικό ηλεκτρόδιο, όπου αποθηκεύονται. Κατά τη χρήση, τα ιόντα ρέουν προς την αντίθετη κατεύθυνση, δημιουργώντας ενέργεια σε συσκευές τροφοδοσίας μέσω ηλεκτροχημικής αντίδρασης.
Ένας από τους φυσικούς περιορισμούς στον αριθμόΗ ενέργεια που μπορεί να αποθηκευτεί και να απελευθερωθεί με το σχεδιασμό των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι το πάχος των ηλεκτροδίων τους. Τα παχύτερα ηλεκτρόδια περιορίζουν τη διάχυση ιόντων λιθίου μέσω του ηλεκτροδίου, περιορίζοντας έτσι την ειδική ενέργεια των μπαταριών ιόντων λιθίου. Η αύξηση του πάχους των ηλεκτροδίων μειώνει επίσης την αντίστασή τους στην παραμόρφωση, καθιστώντας τα πιο επιρρεπή σε ρωγμές. Μόλις σπάσει το ηλεκτρόδιο, η μπαταρία γίνεται άχρηστη
Αναπτύχθηκε από επιστήμονες υπό την ηγεσία του πανεπιστημίουΗ Γλασκώβη στοχεύει στην επίτευξη καλύτερης ισορροπίας μεταξύ του μεγέθους και της επιφάνειας των ηλεκτροδίων εισάγοντας μικροσκοπικές νανοκλίμακες και μικροκλίμακες οπές ή πόρους στο σχεδιασμό τους. Κόβοντας την επιφάνεια και το εσωτερικό των ηλεκτροδίων με πόρους, μπορούν να αυξήσουν σημαντικά την επιφάνεια σε σύγκριση με ένα στερεό ηλεκτρόδιο με τις ίδιες εξωτερικές διαστάσεις.
Για να το κάνουν αυτό, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τεχνολογία κατασκευής πρόσθετων - εκτύπωση 3D. Ο στόχος είναι ο αυστηρός έλεγχος του μεγέθους και της θέσης κάθε πόρου στα ηλεκτρόδια τους.
Φόρτωσαν τον τρισδιάστατο εκτυπωτή τους με ένα υλικό που ανέπτυξε που συνδυάζει πολυγαλακτικό οξύ, φωσφορικό σίδηρο λιθίου και νανοσωλήνες άνθρακα.
Τι είναι το πολυγαλακτικό οξύ;Το PLA (PolyLactic Acid, Polylactide) είναι ένα αλειφατικό θερμοπλαστικό πολυμερές που προέρχεται από 100% ανανεώσιμες πηγές όπως το άμυλο καλαμποκιού και πατάτας. Μέσω του πολυμερισμού, το PLA έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό πολυ(L-γαλακτικού οξέος) (PLLA). Οι χημικές και φυσικές ιδιότητες αυτών των PLA είναι εντελώς πανομοιότυπες
Είναι βιοαποικοδομήσιμο και αυξάνει την ανακυκλωσιμότητα της μπαταρίας.
Μπαταρία με 300 μικρά ηλεκτρόδιο και πορώδεςΤο 70% είχε την καλύτερη απόδοση όταν δοκιμάστηκε με συγκεκριμένη χωρητικότητα 151 milliampere-hour ανά γραμμάριο, ή mAh / g, ένα τυπικό μέτρο για το πόση φόρτιση μπορεί να κρατήσει μια μπαταρία. Αυτό είναι περίπου δύο έως τρεις φορές την απόδοση μιας παραδοσιακής μπαταρίας ιόντων λιθίου με ένα στερεό ηλεκτρόδιο του ίδιου πάχους.
Το αυξημένο πορώδες και συνεπώς η μεγαλύτερη επιφάνεια του παχύτερου ηλεκτροδίου 300 μικρών επηρέασε επίσης την χωρητικότητα της μπαταρίας, αυξάνοντας κατά 158%.
Διαβάστε περισσότερα
Ακούστε το Rever Perseverance της NASA να κινείται πέρα από τον Άρη
Οι φυσικοί έχουν δημιουργήσει ένα ανάλογο μιας μαύρης τρύπας και επιβεβαίωσαν τη θεωρία του Hawking. Πού οδηγεί;
Οι άνθρωποι μπορούν να αντέξουν σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες ακόμη και χωρίς πηγές θερμότητας