Glasgow'n yliopiston insinööriryhmä on kehittänyt akun, joka tekee litiumioniakuista ympäristöystävällisempiä.
Litiumioniakut ovathyödyllinen yhdistelmä kevyttä ja kompaktia muotokerrointa ja kykyä kestää useita lataus- ja purkausjaksoja. Tämä teki niistä ihanteelliset käytettäväksi monenlaisissa laitteissa, mukaan lukien kannettavat tietokoneet, matkapuhelimet, älykellot ja sähköajoneuvot.
Kuten monet paristot, litiumioniakutsisältävät positiivisen elektrodin, joka on usein valmistettu litiumkoboltti / mangaanioksidista tai litium-rautafosfaatista, ja negatiivisen elektrodin, joka on usein valmistettu litiummetallista. Latauksen aikana litiumionit virtaavat elektrolyytin läpi positiivisesta elektrodista negatiiviseen elektrodiin, johon ne varastoituvat. Käytön aikana ionit virtaavat vastakkaiseen suuntaan ja tuottavat energiaa laitteiden virran saamiseksi sähkökemiallisen reaktion kautta.
Yksi numeron fyysisistä rajoituksistaenergia, jota litiumioniakkujen suunnittelu voi varastoida ja vapauttaa, on niiden elektrodien paksuus. Paksummat elektrodit rajoittavat litiumionien diffuusiota elektrodin läpi, mikä rajoittaa litiumioniakkujen ominaisenergiaa. Elektrodien paksuuden lisääminen vähentää myös niiden vastustuskykyä muodonmuutoksille, mikä tekee niistä alttiimpia halkeilulle. Heti kun elektrodi rikkoutuu, paristo muuttuu käyttökelvottomaksi.
Kehittäneet tutkijat yliopiston johdollaGlasgow pyrkii saavuttamaan paremman tasapainon elektrodien koon ja pinta-alan välillä tuomalla niiden suunnitteluun pieniä nano- ja mikroskoopin reikiä tai huokosia. Leikkaamalla elektrodien pinnan ja sisäosan huokosilla ne voivat merkittävästi lisätä pinta-alaa verrattuna kiinteään elektrodiin, jolla on samat ulkomitat.
Tätä varten tutkijat käyttivät lisäaineiden valmistustekniikkaa - 3D-tulostusta. Tavoitteena on valvoa tarkasti kunkin huokosen kokoa ja sijaintia niiden elektrodeissa.
He ladasivat 3D-tulostimensa kehittämälleen materiaalille, joka yhdistää polymaitohapon, litiumrautafosfaatin ja hiilinanoputket.
Mikä on polymaitohappo? PLA (PolyLactic Acid, Polylactide) on alifaattinen termoplastinen polymeeri, joka on johdettu 100-prosenttisesti uusiutuvista luonnonvaroista, kuten maissista ja perunatärkkelyksestä. Polymeroinnin kautta PLA johtaa poly(L-maitohapon) (PLLA) muodostumiseen. Näiden PLA:iden kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet ovat täysin identtiset
Se on biohajoava ja lisää akun kierrätettävyyttä.
Akku, jossa on 300 mikronin elektrodi ja huokoisuus70% suoriutui parhaiten testattaessa ominaiskapasiteetilla 151 milliampeerituntia / gramma tai mAh / g, mikä on vakiomittaus siitä, kuinka paljon akkua voidaan pitää. Tämä on noin kaksi tai kolme kertaa perinteisen litiumioniakun suorituskyky, jossa on kiinteä elektrodi, jonka paksuus on sama.
Huokoisuuden lisääntyminen ja siten paksimman 300 mikronin elektrodin suurempi pinta-ala vaikuttivat myös akun kapasiteettiin kasvamalla 158%.
Lue lisää
Kuule NASA: n Perseverance-kuljettajan liikkuvan Marsin poikki
Fyysikot ovat luoneet analogin mustasta aukosta ja vahvistaneet Hawkingin teorian. Minne se johtaa?
Ihmiset kestävät hyvin alhaisia lämpötiloja myös ilman lämmönlähteitä