Search the Community
Showing results for tags 'akumulator litowo-jonowy'.
Found 4 results
-
Xiqian Yu i Hong Li z Instytutu Fizyki Chińskiej Akademii Nauk poinformowali na łamach Chinese Physics Letters o osiągnięciu rekordowo dużej gęstości energii w akumulatorze litowo-jonowym. Chińczycy stworzyli urządzenie zdolne do przechowania ponad 700 watogodzin na kilogram masy. Ich akumulator składa się z bogatej w lit katody manganowej oraz litowej anody. Dalsze postępy tej technologii mogą doprowadzić do powstania akumulatorów o gęstości energii pozwalającej na zastosowanie ich w lotnictwie. Akumulatory litowo-jonowe zostały skomercjalizowane przez Sony w roku 1991 roku. Wówczas ich gęstość energii wynosiła około 80 Wh/kg. Obecnie komercyjne akumulatory są w stanie przechowywać nawet 300 Wh/kg. Jednak potrzebujemy znacznie doskonalszych akumulatorów. Eksperci zwracają na przykład uwagę, że samochody elektryczne potrzebują jak najlżejszych akumulatorów zdolnych do przechowywania jak największej ilości energii. Potrzebne są akumulatory o gęstości energii powyżej 400 Wh/kg. Problem jednak w tym, że coraz trudniej jest zwiększać gęstość energii obecnie produkowanych akumulatorów, gdyż zbliżamy się do kresu możliwości stosowanych w nich elektrod. Chińscy naukowcy wykorzystali więc nowe materiały (Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2) do stworzenia katody, a standardowo stosowaną grafitową anodę zastąpili anodą litową. W ten sposób zbudowali urządzenie, o grawimetrycznej gęstości energii sięgającej 711,3 Wh/kg i wolumetrycznej gęstości energii rzędu 1653,65 Wh/L. Obie wartości są rekordowo wysokimi na rynku akumulatorów litowo-jonowych. Naukowcy wyjaśniają, że sporym problemem jest znalezienie złotego środka pomiędzy gęstością energii, bezpieczeństwem i wytrzymałością akumulatorów. Gęstość energii należy zwiększać stopniowo, zapewniając przy tym bezpieczeństwo. Naszym celem jest poprawienie bezpieczeństwa za pomocą akumulatora ze stałym elektrolitem, mówi Li. Chińscy fizycy przyznają, że pod względem wytrzymałości ich akumulator ustępuje rozwiązaniom komercyjnym. Ich zdaniem minie sporo czasu, zanim akumulatory o tak dużej gęstości energii będą gotowe do rynkowego debiutu. Zapewniają jednak, że już rozpoczęli prace nad rozwiązaniem obu problemów – bezpieczeństwa i wytrzymałości swojego rekordowego akumulatora. « powrót do artykułu
-
Na Northwestern University powstała nowa anoda dla akumulatorów litowo-jonowych. Umożliwia ona przechowywanie 10-krotnie więcej ładunku niż obecne elektrody, a sam akumulator można załadować 10-krotnie szybciej. Odkryliśmy sposób na dziesięciokrotne wydłużenie życia baterii litowo-jonowej. Nawet po 150 cyklach ładowania/rozładowywania, co zajmie rok lub więcej, nasz akumulator będzie pięciokrotnie bardziej wydajny niż współcześnie stosowane rozwiązania - mówi profesor Harold H. Kung. Współczesne baterie litowo-jonowe działają dzięki przesyłaniu jonów litu pomiędzy dwoma elektrodami - anodą i katodą. Gdy używamy energii, jony litu przemieszczają się z anody, przez elektrolit, do katody. Gdy ładujemy akumulator, podróż odbywa się w odwrotną stronę. Obecnie wydajność akumulatorów Li-Ion jest ograniczona dwoma czynnikami. Ich pojemność zależy od tego, jak wiele jonów litu może przechować anoda lub katoda. Z kolei prędkość rozładowywania, a zatem dostarczania energii, zależy od prędkości przemieszczana się jonów pomiędzy elektrolitem a anodą. We współczesnych akumulatorach anoda wykonana jest z węgla i na każde 6 jego atomów przechowuje jeden atom litu. Eksperymentowano z zastąpieniem węgla krzemem, który ma większą pojemność, gdyż przechowuje atom litu na każde 4 atomy krzemu. Jednak podczas pracy krzem znacznie zmienia swoje rozmiary, co prowadzi do uszkodzenia elektrody i spadku pojemności baterii. Ponadto poszczególne warstwy węgla w elektrodzie są bardzo cienkie, jednak długie. Podczas procesu ładowania każdy jon musi przebyć całą drogę od krawędzi by dotrzeć do kolejnych warstw. To zajmuje sporo czasu, a ponadto powoduje, że na krawędziach powstaje „korek" z jonów oczekujących na możliwość wyruszenia w drogę. Zespół Kunga postanowił za jednym zamachem rozwiązać oba problemy. Po pierwsze warstwy krzemu poprzedzielał warstwami węgla. Mamy dzięki temu znacznie większą pojemność energii, gdyż wykorzystaliśmy krzem, a jego poprzedzielanie zmniejszyło straty pojemności spowodowane rozszerzaniem się i kurczeniem krzemu - wyjaśnia Kung. Uczeni wykorzystali też proces utleniania do uzyskania niewielkich (10x20 nanometrów) dziur w warstwach węgla. Dziury te tworzą skróty, dzięki którym jony litu nie muszą podróżować przez całą warstwę. Pozwoliło to na 10-krotne skrócenie czasu ładowania baterii. Po udoskonaleniu anody uczeni chcą zająć się pracami nad katodą. Mają też zamiar opracować nowy elektrolit, który będzie powodował, że w wysokich temperaturach akumulator automatycznie przerwie pracę, dzięki czemu będzie bezpieczniejszy w użytkowaniu. Technologia Kunga i jego zespołu powinna trafić na rynek w ciągu 3-5 lat.
- 1 reply
-
- akumulator litowo-jonowy
- węgiel
-
(and 2 more)
Tagged with:
-
Inżynierowie z MIT-u tak zmodyfikowali wirusy, że mogą one służyć jako elektrody akumulatorów litowo-jonowych. Angela Belcher, szefowa zespołu badawczego, informuje, że "wirusowe" akumulatory mają taką samą pojemność oraz wydajność jak najnowocześniejsze urządzenia tego typu. Za to ich produkcja jest tania i przyjazna dla środowiska. Już przed trzema laty zespół Belcher stworzył anodę dzięki zmodyfikowanym wirusom, które samoistnie pokrywały tlenek kobaltu i złoto. Znacznie trudniej jest jednak zbudować katodę, która musi świetnie przewodzić prąd. Udało to się dopiero niedawno. Odpowiednio zmodyfikowane wirusy najpierw łączyły się z nanokablami z fosforku żelaza, a następnie z węglowymi nanorurkami. Wstępne testy wykazały, że tak stworzone akumulatory mogą przejść co najmniej 100 cykli ładowania/rozładowywania bez utraty pojemności. Uczeni twierdzą, że bez większego problemu zwiększą wytrzymałość "wirusowych" akumulatorów. Prototypowy akumulator ma tę zaletę, że można go zamknąć w dowolnym opakowaniu. Oznacza to możliwość zastosowania elastycznych opakowań, których kształt będzie można łatwo dostosować do kształtu zasilanego urządzenia. Ponadto uczeni twierdzą, że uda się również nakłonić wirusy do tworzenia akumulatorów z materiałów o znacznie lepszych właściwościach, takich jak fosforek manganu czy niklu.
-
Specjalizująca się w produkcji samochodowych akumulatorów firma EnerDel uważa, że gdy do masowego użytku wejdzie nowych typ akumulatorów litowo-jonowych, to zakup hybrydowego pojazdu będzie zwracał się konsumentom już po dwóch latach. Obecnie różnica w cenie pomiędzy samochodem hybrydowym a tradycyjnym powoduje, że na wymierne korzyści z zakupu tego pierwszego trzeba czekać aż siedem lat. EnerDel chce w 2010 roku uruchomić linię produkcyjną, która będzie wytwarzała rocznie 300 000 akumulatorów nowego typu. Charles Gassenheimer, szef firmy Ener1, mówi, że przemysł samochodowy idzie tą samą drogą, którą na początku lat 90. ubiegłego wieku poszedł przemysł elektroniczny. Wówczas pojawiły się baterie litowo-jonowe, które zastąpiły baterie bazujące na aluminium. Przechodzimy z aluminium na lit, ponieważ dzięki temu akumulatory są o połowę mniejsze, o połowę lżejsze i charakteryzują się dwukrotnie większą gęstością energetyczną - mówi Gassenheimer. Co więcej, EnerDel twierdzi, że jej akumulatory litowo-jonowe zachowują swoją oryginalną pojemność nawet po 300 000 cykli ładowania, co przekłada się na 10 lat życia. Zdaniem Gassenheimera do roku 2011 na rynku będzie 75 różnych modeli samochodów z akumulatorami litowo-jonowymi. Wysokie ceny paliwa spowodowały, że Amerykanie porzucają wielkie samochody i przesiadają się na mniejsze. Coraz bardziej popularne stają się też hybrydy. Obecnie najpopularniejsza z nich, Toyota Prius, jest trudna do kupienia. Dilerzy obawiają się, że będą musieli wprowadzić "listy kolejkowe", gdyż wkrótce na ten model trzeba będzie czekać nawet 5 miesięcy.
- 1 reply
-
- akumulator litowo-jonowy
- samochód hybrydowy
-
(and 2 more)
Tagged with: