Zespół inżynierów z Uniwersytetu w Glasgow opracował baterię, która sprawia, że baterie litowo-jonowe są bardziej przyjazne dla środowiska.
Akumulatory litowo-jonowe sąużyteczne połączenie lekkiej i kompaktowej obudowy oraz zdolności do wytrzymania wielu cykli ładowania i rozładowania. Dzięki temu są idealne do użytku w wielu różnych urządzeniach, w tym w laptopach, telefonach komórkowych, smartwatchach i pojazdach elektrycznych.
Podobnie jak wiele baterii, baterie litowo-jonowezawierają elektrodę dodatnią, często wykonaną z tlenku litu-kobaltu / tlenku manganu lub fosforanu litu i żelaza, oraz elektrodę ujemną, często wykonaną z metalicznego litu. Podczas ładowania jony litu przepływają przez elektrolit od elektrody dodatniej do elektrody ujemnej, gdzie są magazynowane. Podczas użytkowania jony przepływają w przeciwnym kierunku, generując energię do zasilania urządzeń w wyniku reakcji elektrochemicznej.
Jedno z fizycznych ograniczeń liczbyEnergia, którą można zmagazynować i uwolnić podczas projektowania akumulatorów litowo-jonowych, to grubość ich elektrod. Grubsze elektrody ograniczają dyfuzję jonów litu przez elektrodę, ograniczając w ten sposób energię właściwą baterii litowo-jonowych. Zwiększenie grubości elektrod zmniejsza również ich odporność na odkształcenia, czyniąc je bardziej podatnymi na pękanie. Gdy tylko elektroda pęknie, bateria staje się bezużyteczna.
Opracowany przez naukowców pod kierownictwem uniwersytetuGlasgow dąży do osiągnięcia lepszej równowagi między rozmiarem a powierzchnią elektrod poprzez wprowadzenie do ich projektu niewielkich otworów lub porów w nanoskali i mikroskali. Przecinając powierzchnię i wnętrze elektrod porami, mogą one znacznie zwiększyć pole powierzchni w porównaniu do litej elektrody o takich samych wymiarach zewnętrznych.
W tym celu naukowcy wykorzystali technologię wytwarzania przyrostowego - druk 3D. Celem jest ścisła kontrola rozmiaru i położenia każdego porów w ich elektrodach.
Załadowali do drukarki 3D opracowany przez siebie materiał, który łączy w sobie kwas polimlekowy, fosforan litowo-żelazowy i nanorurki węglowe.
Co to jest kwas polimlekowy? PLA (kwas polimlekowy, polilaktyd) to alifatyczny polimer termoplastyczny pochodzący w 100% z zasobów odnawialnych, takich jak skrobia kukurydziana i ziemniaczana. W wyniku polimeryzacji PLA powstaje poli(kwas L-mlekowy) (PLLA). Właściwości chemiczne i fizyczne tych PLA są całkowicie identyczne
Jest biodegradowalny i zwiększa możliwość recyklingu baterii.
Bateria z elektrodą 300 mikronów i porowatością70% wypadło najlepiej, gdy testowano je przy pojemności właściwej 151 miliamperogodzin na gram lub mAh / g, co jest standardową miarą tego, ile naładowania może pomieścić bateria. Jest to około dwa do trzech razy więcej niż wydajność tradycyjnego akumulatora litowo-jonowego z elektrodą stałą o tej samej grubości.
Zwiększona porowatość, a tym samym większa powierzchnia najgrubszej 300 mikronowej elektrody, również wpłynęła na pojemność baterii, zwiększając się o 158%.
Czytaj więcej
Posłuchaj łazika Wytrwałości NASA poruszającego się po Marsie
Fizycy stworzyli analogię czarnej dziury i potwierdzili teorię Hawkinga. Dokąd to prowadzi?
Ludzie mogą wytrzymać bardzo niskie temperatury, nawet bez źródeł ciepła