צוות מהנדסים מאוניברסיטת גלזגו פיתח סוללה כדי להפוך סוללות ליתיום-יון לידידותיות יותר לסביבה.
סוללות ליתיום יון הןשילוב שימושי של גורם צורה קל וקומפקטי ויכולת לעמוד במחזורי טעינה ופריקה מרובים. זה הפך אותם לאידיאליים לשימוש במגוון רחב של מכשירים, כולל מחשבים ניידים, טלפונים ניידים, שעונים חכמים ורכבים חשמליים.
כמו סוללות רבות, סוללות ליתיום-יוןמכילים אלקטרודה חיובית, עשויה לעיתים קרובות מתחמוצת ליתיום קובלט / מנגן או פוספט ליתיום ברזל, ואלקטרודה שלילית, עשויה לרוב ממתכת ליתיום. במהלך הטעינה יונים ליתיום זורמים דרך האלקטרוליט מהאלקטרודה החיובית לאלקטרודה השלילית, שם הם מאוחסנים. במהלך השימוש יונים זורמות בכיוון ההפוך, ויוצרות אנרגיה למכשירי כוח באמצעות תגובה אלקטרוכימית.
אחת המגבלות הפיזיות למספרהאנרגיה שניתן לאחסן ולשחרר על ידי תכנון סוללות ליתיום-יון היא עובי האלקטרודות שלהן. אלקטרודות עבות יותר מגבילות את התפשטות יוני הליתיום דרך האלקטרודה, ובכך מגבילות את האנרגיה הספציפית של סוללות ליתיום-יון. הגדלת עובי האלקטרודות מפחיתה גם את עמידותן בפני דפורמציה, מה שהופך אותן ליותר סדקים. ברגע שהאלקטרודה נשברת, הסוללה הופכת לבלתי שמישה.
פותח על ידי מדענים בראשות האוניברסיטהגלאזגו שואפת להשיג איזון טוב יותר בין גודל ושטח הפנים של האלקטרודות על ידי הכנסת חורים זעירים של ננומטריה ומיקרוסקאלה לעיצובם. על ידי חיתוך המשטח והחלק הפנימי של האלקטרודות עם נקבוביות, הם יכולים להגדיל את שטח הפנים באופן משמעותי בהשוואה לאלקטרודה מוצקה עם אותם ממדים חיצוניים.
לשם כך השתמשו מדענים בטכנולוגיית ייצור תוספים - הדפסת תלת מימד. המטרה היא לשלוט בקפדנות בגודל ובמיקום של כל נקבובית באלקטרודות שלהם.
הם העמיסו על מדפסת התלת מימד שלהם חומר שפיתחו המשלב חומצה פולילקטית, פוספט ברזל ליתיום וצינורות פחמן.
מהי חומצה פולילקטית? PLA (PolyLactic Acid, Polylactide) הוא פולימר תרמופלסטי אליפטי המופק מ-100% משאבים מתחדשים כגון עמילן תירס ותפוחי אדמה. באמצעות פילמור, PLA גורם להיווצרות פולי(L-lactic acid) (PLLA). התכונות הכימיות והפיזיקליות של PLAs אלו זהות לחלוטין
היא מתכלה ביולוגית ומגבירה את יכולת המחזור של הסוללה.
סוללה עם אלקטרודה 300 מיקרון ונקבוביות70% השיגו את הביצועים הטובים ביותר בבדיקה עם קיבולת ספציפית של 151 מיליאמפר-שעה לגרם, או mAh / g, מדד סטנדרטי של כמה טעינה הסוללה יכולה להחזיק. זה בערך פי שניים עד שלושה מהביצועים של סוללת ליתיום-יון מסורתית עם אלקטרודה מוצקה באותו עובי.
הנקבוביות המוגברת ולכן שטח הפנים הגדול יותר של האלקטרודה העבה ביותר של 300 מיקרון השפיעה גם על קיבולת הסוללה, וגדלה ב -158%.
קרא עוד
שמע את נודד ההתמדה של נאס"א עובר את מאדים
פיזיקאים יצרו אנלוגיה של חור שחור ואישרו את התיאוריה של הוקינג. לאן זה מוביל?
בני אדם יכולים לעמוד בטמפרטורות נמוכות מאוד גם ללא מקורות חום