Puhelimet, sähköautot, avaruusasemat - kaikkien näiden laitteiden toimintaan tarvitset korkealaatuisia, tehokkaita ja
Miten tulevaisuuden akku toimii?
Kansainvälinen tutkijaryhmä, jota johtaaDarren Khan ja LG:n insinöörien osallistuminen kehittivät korkean suorituskyvyn solid-state-akun, jonka anodi oli valmistettu puhtaasta piistä. Sitä kutsuttiin tulevaisuuden akuksi, koska sen ominaisuudet ylittävät kaikki analogit.
Tällaisen akun luomiseksi kirjoittajatyhdisti kaksi lähestymistapaa sähköautojen akkujen valmistukseen, joten akussa on solid-state-elektrolyytti ja piianodi. Kansainvälinen tiimi on testannut tuloksena olevan akun ja vahvistanut sen olevan turvallinen.
Sitä voidaan käyttää paitsi sähköautoissa myös sähköverkoissa.
Miksi tutkijat kehittävät jatkuvasti uudentyyppisiä paristoja? Mitä vikaa nykyään käyttämissämme on?
Useimmiten käytämme litiumioniakkuja, niitälöytyy kaikkialta: puhelimista, kannettavista tietokoneista, kameroista. Tällaiset akut ovat kaukana ihanteellisista: ne voivat varastoida energiaa pitkään ja suuria määriä, mutta ne kuluvat nopeasti, vaativat myös lämpötilaa käytön aikana eivätkä kestä säännöllistä ja voimakasta tärinää. Jälkimmäinen vaikuttaa toimintaan esimerkiksi sähköajoneuvoissa.
Ongelmana on kiderakennelitiumioniakut vaihdetaan jokaisen lataus-purkausjakson yhteydessä. Tämä tarkoittaa, että atomien järjestely, joka alun perin tarjosi vaaditun suorituskyvyn, muuttuu erilaiseksi.
Korroosiota esiintyy myös akussa.Jokainen elektrodi on kytketty virrankerääjään, joka on yleensä metalli, kuten kupari anodia varten ja alumiini katodia varten. Jos tämä liitoselementti alkaa huonontua ja romahtaa, myös virrankerääjän pinta deformoituu. Siksi, jos metalli on syöpynyt, se ei voi siirtää elektroneja tehokkaasti.
Toinen nykyaikaisten akkujen ongelma on materiaalijosta ne on tehty. Suurin osa käyttää kobolttia – 60 % maailman kobolttitarjonnasta tulee Kongosta, joten markkinariippuvuus on erittäin suuri ja globaali tuotanto voi kärsiä tuontiongelmien vuoksi.
Jos litiumioniakut eivät toimi hyvin, korvaavatko uusimmat piianodiakut ne?
Kyllä, mutta se ei ole niin yksinkertaista.Kaikella tekniikalla on haittapuolensa. Nykyään piianodiakkuja käytetään esimerkiksi Teslassa. Elon Muskin mukaan sähköautojen akkujen pii auttaa lisäämään kantamaa 6 %. Tällaisilla akuilla on myös suhteellisen korkeampi ominaiskapasiteetti - se on noin 3 600 mA * h / g.
Mutta on myös ongelmia:esimerkiksi tämän tyyppinen anodi on epävakaa ja voi siksi olla vaarallinen käytön aikana. Jos se joutuu kosketuksiin nestemäisen elektrolyytin kanssa, pii ei tee hyvää energian varastointia. Tässä tapauksessa sähkömoottori menettää tehonsa. Siksi paristot eivät nykyään ole täysin piitä. Jos sen prosenttiosuus on pieni, tuottavuuden kasvu jää minimaaliseksi.
Mitä muita akkuja laitteissamme saattaa esiintyä tulevaisuudessa?
- Litium-hiiliakku
Mahlen insinöörit yhdessäakkuvalmistaja Allotrope Energy on luonut uuden litium-hiiliakkuarkkitehtuurin, joka perustuu superkondensaattoreihin. Uusi akku on valmistettu nopeasta anodista yhdistettynä katodiin. Molemmat osat on erotettu orgaanisella elektrolyytillä. Se voi nopeasti ladata superkondensaattoreita ja varastoida energiaa suurella tiheydellä. Kehittäjät onnistuivat lataamaan sähkömopon sillä 90 sekunnissa.
- Litium-rikkiakku sokerilla
Toisen tieteellisen työn kirjoittajat loivat litiumrikinakku ja käytetty sokeri, jotta se olisi vakaampi. Jotkut sokeripohjaiset aineet voivat estää hajoamisen geologisissa sedimenteissä ja myös ylläpitää vahvoja sidoksia sulfidien välillä. Tämän seurauksena sokeria sisältävä akku osoitti suorituskykyä noin 700 mAh / g ja toimi yli 1 000 jaksoa.
- Alkalimetalliklooriakku
Stanfordin yliopiston tutkijatkehitetty alkalimetalliklooriakku: se perustuu natriumkloridin (Na / Cl2) tai litiumkloridin (Li / Cl2) käänteiseen kemialliseen muuntamiseen klooriksi. Tuloksena oleva kenno osoitti melko korkeaa purkauskapasiteettia - 2 800 mA * h / g katodia. Mutta ensimmäisen käyttöjakson jälkeen kapasiteetti on puolittunut. Tästä huolimatta akku toimi hyvin.
Tulevaisuuden akut valmistetaanyleisiä ja helposti kierrätettäviä materiaaleja, ja ne alkavat myös varastoida energiaa suurella tiheydellä ja olla lähes syöpymättömiä. Toistaiseksi insinöörit ja fyysikot eivät ole kyenneet luomaan täydellistä kaavaa akulle, mutta tehokkaan energian varastoinnin tarve kasvaa jatkuvasti, joten näemme vielä paljon epätavallisia ratkaisuja tähän suuntaan.
Lue lisää
Hawking oli oikeassa, mutta joskus väärässä: tutkijan rohkeimmat ajatukset
Flunssalääkkeet voivat auttaa virusta
Kiinalainen hypersonic -ohjus kierteli koko maapalloa. Kuinka tämä on mahdollista ja mitä hänestä tiedetään