تصميم جديد لبطارية الليثيوم أيون أقوى 2000 مرة ، ويتم إعادة شحنها 1000 مرة أسرع

جامعة إلينوي ، بطارية ليثيوم أيون ثلاثية الأبعاد مسامية

طور باحثون في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين تقنية جديدة لبطاريات الليثيوم أيون أقوى 2000 مرة من البطاريات المماثلة. وفقًا للباحثين ، هذه ليست مجرد خطوة تطورية في تكنولوجيا البطاريات ، 'إنها تقنية تمكين جديدة ... تكسر النماذج العادية لمصادر الطاقة. إنها تتيح لنا القيام بأشياء مختلفة وجديدة '.

في الوقت الحالي ، يتمحور تخزين الطاقة حول المقايضات. يمكن أن يكون لديك الكثير من الطاقة (واط) ، أو الكثير من الطاقة (واط / ساعة) ، لكن لا يمكنك عمومًا الحصول على كليهما. المكثفات الفائقة يمكن أن تطلق كمية هائلة من الطاقة، ولكن فقط لبضع ثوان ؛ يمكن لخلايا الوقود تخزين كمية هائلة من الطاقة ، ولكنها محدودة في ذروة إنتاجها من الطاقة. هذه مشكلة لأن معظم التطبيقات الحديثة للتكنولوجيا المتطورة - الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر القابلة للارتداء والمركبات الكهربائية - تتطلب كميات كبيرة من الطاقة و الطاقة. تعد بطاريات ليثيوم أيون حاليًا أفضل حل لتطبيقات الطاقة والطاقة العالية ، ولكن حتى أفضل تصميمات بطاريات الليثيوم تتطلب أن يقوم المصممون الصناعيون ومهندسو الإلكترونيات بإجراء مقايضات جادة عند إنشاء جهاز جديد.



وهو ما يقودنا بدقة إلى بطارية جامعة إلينوي ، والتي تتمتع بكثافة طاقة أعلى من المكثف الفائق ، ومع ذلك فهي مماثلة لكثافة الطاقة لبطاريات النيكل والزنك والليثيوم أيون الحالية. بالنسبة الى البيان الصحفي للجامعة، يمكن أن تسمح هذه البطارية الجديدة للأجهزة اللاسلكية بنقل إشاراتها 30 مرة أبعد - أو ربما أكثر فائدة ، أن تكون مجهزة ببطارية أصغر بـ 30 مرة. إذا لم يكن ذلك كافيًا ، فهذه البطارية الجديدة قابلة لإعادة الشحن - ويمكن شحنها 1000 مرة أسرع من بطاريات Li-ion التقليدية. باختصار ، هذه بطارية أحلام. (نرى:وزارة الطاقة تستدعي بطارية كيميائية بسعة 5x ، في غضون 5 سنوات - هل يمكن القيام بذلك؟)



رسم تخطيطي يوضح جامعة إلينوي

تنبع هذه التطورات الهائلة من هيكل كاثود وأنود جديد تمامًا ، ابتكره باحثو جامعة إلينوي. في جوهرها ، تحتوي بطارية ليثيوم أيون القياسية عادةً على أنود صلب ثنائي الأبعاد مصنوع من الجرافيت وكاثود مصنوع من ملح الليثيوم. من ناحية أخرى ، تحتوي بطارية إلينوي الجديدة على أنود وكاثود مسامي ثلاثي الأبعاد. لإنشاء هذا الهيكل الجديد للإلكترود ، قام الباحثون ببناء هيكل من البوليسترين (الستايروفوم) على ركيزة زجاجية ، ووضع النيكل الكهربائي على البوليسترين ، ثم وضع قطب النيكل-القصدير على القطب الموجب وثاني أكسيد المنغنيز على الكاثود. يقوم الرسم البياني أعلاه بعمل جيد في شرح العملية.



والنتيجة النهائية هي أن هذه الأقطاب الكهربائية المسامية لها مساحة سطحية هائلة ، مما يسمح لمزيد من التفاعلات الكيميائية بالحدوث في مساحة معينة ، مما يوفر في النهاية دفعة هائلة لسرعة التفريغ (خرج الطاقة) والشحن. حتى الآن ، استخدم الباحثون هذه التقنية لإنشاء بطارية صغيرة بحجم الزر ، ويمكنك أن ترى في الرسم البياني أدناه مدى جودة البطارية مقارنة بخلية زر Sony CR1620 التقليدية. كثافة الطاقة أقل قليلاً ، لكن كثافة الطاقة أكبر 2000 مرة. على الطرف الآخر من طيف حافة النزيف - زيادة كثافة الطاقة ، ولكن كثافة طاقة أقل - إذن تتصدر بطارية الليثيوم-الهواء من شركة IBM حاليًا المجموعة.

كثافة الطاقة مقابل كثافة الطاقة لمجموعة متنوعة من تقنيات البطاريات ، بما في ذلك جامعة إلينوي

كثافة الطاقة مقابل كثافة الطاقة لمجموعة متنوعة من تقنيات البطاريات ، بما في ذلك بطارية الأنود / الكاثود Li-ion ذات البنية المجهرية الجديدة بجامعة إلينوي

في الاستخدام الفعلي ، من المحتمل أن تُستخدم هذه التقنية لتزويد الأجهزة الاستهلاكية ببطاريات أصغر حجمًا وأخف وزنًا - تخيل هاتفًا ذكيًا ببطارية بسمك بطاقة الائتمان ، والتي يمكن إعادة شحنها في بضع ثوانٍ. سيكون هناك أيضًا الكثير من التطبيقات خارج مساحة المستهلك ، في إعدادات عالية الطاقة مثل الليزر والأجهزة الطبية ، وغيرها من المجالات التي تستخدم عادةً المكثفات الفائقة ، مثل سيارات Formula 1 وأدوات الطاقة سريعة الشحن. لكي يحدث هذا ، على الرغم من ذلك ، سيتعين على جامعة إلينوي أولاً إثبات أن تقنيتها تتناسب مع أحجام بطاريات أكبر ، وأن عملية الإنتاج ليست باهظة التكلفة للإنتاج التجاري. هذا هو الأمل.



Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com