Група інженерів з університету Глазго розробила батарею, щоб зробити більш екологічні літій-іонні.
Літій-іонні акумулятори єкорисне поєднання легкого і компактного форм-фактора і здатності витримувати безліч циклів зарядки і розрядки. Це зробило їх ідеально відповідними для використання в широкому спектрі пристроїв, включаючи ноутбуки, мобільні телефони, розумні годинник і електромобілі.
Як і багато батареї, літій-іонні батареїмістять позитивний електрод, часто зроблений з літій-кобальту / оксиду марганцю або фосфату літію-заліза, і негативний електрод, часто зроблений з металевого літію. Під час зарядки іони літію протікають через електроліт від позитивного електрода до негативного, де вони зберігаються. Під час використання іони течуть в протилежному напрямку, генеруючи енергію для живлення пристроїв за рахунок електрохімічної реакції.
Одним з фізичних обмежень на кількістьенергії, яке може накопичувати і виділяти конструкція літій-іонних батарей, є товщина їх електродів. Більш товсті електроди обмежують дифузію іонів літію через електрод, тим самим обмежуючи питому енергію літій-іонних батарей. Збільшення товщини електродів також знижує їх стійкість до деформації, роблячи їх більш схильними до розтріскування. Як тільки електрод ламається, акумулятор приходить в непридатність.
Розробка вчених під керівництвом університетуГлазго спрямована на досягнення кращого балансу між розміром і площею поверхні електродів за рахунок введення крихітних нанорозмірних і мікромасштабних отворів або пір в їх конструкцію. Ізрезая поверхню і внутрішню частину електродів порами, вони можуть значно збільшити площу поверхні в порівнянні з твердим електродом з такими ж зовнішніми розмірами.
Для цього вчені використовували технологію адитивного виробництва - 3D-друк. Мета - строго контролювати розмір і розташування кожної пори в своїх електродах.
Вони завантажили свій 3D-принтер розробленим ними матеріалом, який поєднує в собі полімолочной кислоту, фосфат літію-заліза і вуглецеві нанотрубки.
Що таке полімолочна кислота?&PLA(PolyLactic Acid, Polylactide) — це аліфатичний термопластичний полімер, що отримується з 100% відновлюваних ресурсів, таких як кукурудза і картопляний крохмаль. За допомогою полімеризації PLA призводить до утворення полі (L-молочної кислоти) (PLLA). Хімічні та фізичні властивості цих PLA повністю збігаються
Це біорозкладаний матеріал і він збільшує реціркуліруемих батареї.
Батарея з електродом на 300 мікрон і пористістю70% показала найкращі результати під час випробувань з питомою ємністю 151 міліампер-година на грам, або мАч / г, - стандартне вимірювання того, скільки заряду може утримувати батарея. Це приблизно в два-три рази вище продуктивності традиційної літій-іонної батареї з твердим електродом такої ж товщини.
Підвищена пористість і, отже, велика площа поверхні самого товстого 300-мікронного електрода також вплинула на ємність батареї, вона збільшилася на 158%.
Читати далі
Послухайте, як ровер НАСА Perseverance пересувається по Марсу
Фізики створили аналог чорної діри і підтвердили теорію Хокінга. До чого це призведе?
Люди можуть витримувати дуже низькі температури навіть без джерел тепла