Ett team av ingenjörer från University of Glasgow har utvecklat ett batteri för att göra mer miljövänliga litiumjonbatterier
Litiumjonbatterier ären användbar kombination av lätt och kompakt formfaktor och förmågan att motstå flera laddnings- och urladdningscykler. Detta gjorde dem idealiska för användning i en mängd olika enheter, inklusive bärbara datorer, mobiltelefoner, smartklockor och elfordon.
Liksom många batterier, litiumjonbatterierinnehåller en positiv elektrod, ofta gjord av litium-kobolt / manganoxid eller litium-järnfosfat, och en negativ elektrod, ofta gjord av litiummetall. Under laddning flyter litiumjoner genom elektrolyten från den positiva elektroden till den negativa elektroden, där de lagras. Under användning flyter joner i motsatt riktning och genererar energi till kraftenheter genom en elektrokemisk reaktion.
En av de fysiska begränsningarna för antaletEnergin som kan lagras och frigöras genom konstruktionen av litiumjonbatterier är tjockleken på deras elektroder. Tjockare elektroder begränsar spridningen av litiumjoner genom elektroden och begränsar därmed den specifika energin hos litiumjonbatterier. Att öka elektrodernas tjocklek minskar också deras motståndskraft mot deformation, vilket gör dem mer benägna att spricka. Så snart elektroden går sönder blir batteriet oanvändbart.
Utvecklad av forskare under universitetets ledningGlasgow strävar efter att uppnå en bättre balans mellan elektrodernas storlek och yta genom att införa små nanoskala och mikroskaliga hål eller porer i sin design. Genom att skära ytan och det inre av elektroderna med porer, kan de avsevärt öka ytan jämfört med en solid elektrod med samma yttre dimensioner.
För att göra detta använde forskare additiv tillverkningsteknik - 3D-utskrift. Målet är att strikt kontrollera storleken och placeringen av varje por i deras elektroder.
De laddade sin 3D-skrivare med ett material de utvecklade som kombinerar polymjölksyra, litiumjärnfosfat och kolnanorör.
PLA (PolyLactic Acid, Polylactide) är en alifatisk termoplastisk polymer som härrör från 100 % förnybara resurser som majs- och potatisstärkelse.Genom polymerisation leder PLA till bildandet av poly(L-mjölksyra) (PLLA).De kemiska och fysikaliska egenskaperna hos dessa PLA är exakt desamma
Det är biologiskt nedbrytbart och ökar batteriets återvinningsbarhet.
Batteri med 300 mikron elektrod och porositet70% presterade bäst när de testades med en specifik kapacitet på 151 milliampere-timmar per gram, eller mAh / g, ett standardmått för hur mycket laddning ett batteri kan hålla. Detta är ungefär två till tre gånger prestandan för ett traditionellt litiumjonbatteri med en solid elektrod av samma tjocklek.
Den ökade porositeten och därmed den större ytan hos den tjockaste elektroden på 300 mikron påverkade också batterikapaciteten och ökade med 158%.
Läs mer
Hör NASAs uthållighetsrover flytta över Mars
Fysiker har skapat en analog av ett svart hål och bekräftat Hawkings teori. Vart leder det?
Människor tål mycket låga temperaturer även utan värmekällor