Et team av ingeniører fra University of Glasgow har utviklet et batteri for å gjøre litium-ion-batterier mer miljøvennlige.
Litiumionbatterier eren nyttig kombinasjon av lett og kompakt formfaktor og evnen til å tåle flere lade- og utladningssykluser. Dette gjorde dem ideelle for bruk i et bredt utvalg av enheter, inkludert bærbare datamaskiner, mobiltelefoner, smartklokker og elektriske biler.
Som mange batterier, litiumionbatterierinneholder en positiv elektrode, ofte laget av litiumkobalt / manganoksyd eller litiumjernfosfat, og en negativ elektrode, ofte laget av litiummetall. Under lading strømmer litiumioner gjennom elektrolytten fra den positive elektroden til den negative elektroden, der de lagres. Under bruk strømmer ioner i motsatt retning og genererer energi til kraftenheter gjennom en elektrokjemisk reaksjon.
En av de fysiske begrensningene på antalletenergien som kan lagres og frigjøres ved design av litiumionbatterier, er tykkelsen på deres elektroder. Tykkere elektroder begrenser diffusjonen av litiumioner gjennom elektroden, og begrenser derved den spesifikke energien til litiumionbatterier. Å øke tykkelsen på elektrodene reduserer også deres motstand mot deformasjon, noe som gjør dem mer utsatt for sprekker. Så snart elektroden går i stykker blir batteriet ubrukelig.
Utviklet av forskere under ledelse av universitetetGlasgow tar sikte på å oppnå en bedre balanse mellom størrelse og overflate på elektrodene ved å innføre små nanoskala- og mikroskalahull eller porer i designet. Ved å kutte overflaten og det indre av elektrodene med porer, kan de øke overflatearealet betydelig sammenlignet med en solid elektrode med samme ytre dimensjoner.
For å gjøre dette brukte forskere additiv produksjonsteknologi - 3D-utskrift. Målet er å strengt kontrollere størrelsen og plasseringen av hver pore i elektrodene.
De lastet 3D-skriveren med et materiale de utviklet som kombinerer polymelkesyre, litiumjernfosfat og karbonnanorør.
Hva er polymelkesyre? PLA (PolyLactic Acid, Polylactide) er en alifatisk termoplastisk polymer avledet fra 100 % fornybare ressurser som mais og potetstivelse. Gjennom polymerisering resulterer PLA i dannelsen av poly(L-melkesyre) (PLLA). De kjemiske og fysiske egenskapene til disse PLA-ene er helt identiske
Det er biologisk nedbrytbart og øker resirkulerbarheten til batteriet.
Batteri med 300 mikron elektrode og porøsitet70% klarte seg best når de ble testet med en spesifikk kapasitet på 151 milliampere-timer per gram, eller mAh / g, et standardmål for hvor mye lading et batteri kan holde. Dette er omtrent to til tre ganger ytelsen til et tradisjonelt litiumionbatteri med en solid elektrode av samme tykkelse.
Den økte porøsiteten og dermed det større overflatearealet til den tykkeste 300 mikron elektroden påvirket også batterikapasiteten, og økte med 158%.
Les mer
Hør NASAs utholdenhetsrover bevege seg over Mars
Fysikere har laget en analog av et svart hull og bekreftet Hawkings teori. Hvor det fører?
Mennesker tåler veldig lave temperaturer selv uten varmekilder