Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Nowa anoda pozwoli samochodowi na osiągnięcie 400 km zasięgu po 5 minutach ładowania?

Recommended Posts

Producenci akumulatorów od lat próbują zastąpić grafitową anodę w akumulatorach litowo-jonowych jej krzemową wersją. Powinno to zwiększyć zasięg samochodów elektrycznych wyposażonych w takie akumulatory. Próby są prowadzone zwykle z użyciem tlenku krzemu lub połączenia krzemu i węgla. Jednak kalifornijska firma Enevate ma nieco inny pomysł – wykorzystuje cienkie porowate warstwy czystego krzemu.

Właściciel i główny technolog firmy, Benjamin Park, który od ponad 10 lat pracuje nad nowymi akumulatorami, twierdzi, że taki materiał jest nie tylko tani, ale pozwala na zwieszenie o 30% zasięgu samochodów elektrycznych wyposażonych w tego typu akumulatory. Co więcej, przedstawiciele Enevate uważają, że w niedalekiej przyszłości tego typu akumulatory po 5-minutowym ładowaniu zapewnią samochodowi 400 kilometrów zasięgu.

Podczas ładowania akumulatorów litowo-jonowych jony litu przemieszczają się z katody do anody. Im więcej jonów jest w stanie przyjąć anoda, tym większa pojemność akumulatora. Krzem może przechowywać nawet 10-krotnie więcej energii niż grafit. Jednak w trakcie pracy akumulatora znacznie się on rozszerza i kurczy, powstają pęknięcia i materiał kruszy się po kilku cyklach ładowania.

Producenci akumulatorów, chcąc obejść ten problem, dodają nieco krzemu do proszku grafitowego. Całość mieszana jest z tworzywem sztucznym działającym jak spoiwo i nakładana na cienką warstwę miedzi. W ten sposób powstaje anoda. Jednak, jak wyjaśnia Park, jony litu najpierw wchodzą w interakcje z krzemem, później z grafitem. Krzem wciąż się nieco rozszerza, a spoiwo jest dość słabe. Tak zbudowana anoda ulega tym szybszej degradacji, im więcej krzemu się w niej znajduje.

Enevate nie używa spoiwa. Firma opracowała własny sposób na bezpośrednie nakładanie na miedź porowatych warstw krzemu o grubości od 10 do 60 mikrometrów. Na wierzch stosuje się dodatkową warstwę, która chroni krzem przed kontaktem z elektrolitem.

Cały proces nie wymaga używania krzemu o wysokiej jakości, więc tego typu anoda kosztuje mniej niż anoda grafitowa o identycznej pojemności. Zaś dzięki temu, że stosowany jest krzem, jony litu mogą bardzo szybko się przemieszczać. W ciągu 5 minut można naładować akumulator do 75% pojemności, nie powodując przy tym zbytniego rozszerzania się krzemu.

Wszystko co potrzebne do wyprodukowania anody można wytwarzać standardowymi metodami przemysłowymi z rolki. Zatem cały proces łatwo jest skalować. Dzięki połączeniu nowej anody z konwencjonalnymi katodami stworzono akumulatory o pojemności do 350 Wh/kg. To o około 30% więcej niż współczesne akumulatory litowo-jonowe.

Enevate już współpracuje z koncernami motoryzacyjnymi. Jej nowe akumulatory powinny trafić do samochodów elektrycznych w sezonie 2024/2025.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przenośna konsola, która umożliwia nieograniczenie długą rozgrywkę, bez potrzeby wymiany czy ładowania akumulatora, to marzenie wielu graczy. Urządzenie takie powstało właśnie dzięki współpracy naukowców z amerykańskiego Northwestern University i holenderskiego Uniwersytetu Technologicznego w Delft. Prototyp konsoli podobnej do Game Boya to model badawczy, który posłuży do dalszych prac nad elektroniczną rozrywką bez baterii czy akumulatorów.
      Akumulatory i baterie są kosztowne i niezwykle szkodliwe dla środowiska naturalnego. Stąd też pomysł, by z nich zrezygnować. Twórcy wspomnianego prototypu postanowili wykorzystać energię słoneczną oraz energię dostarczaną przez samego użytkownika.
      To pierwsze nieposiadające baterii urządzenie interaktywne, które czerpie energię z działań użytkownika. Gdy naciskasz przycisk, urządzenie zmienia twoje działanie w energię, którą się zasila, mówi współautor badań, Josiah Hester z Northwestern. Zrównoważona rozrywka elektroniczna będzie kiedyś oczywistością, a my – pozbywając się akumulatorów – uczyniliśmy ważny krok w tym kierunku, dodaje Przemysław Pawelczak z Delft.
      Naukowcy zmodyfikowali Game Boyja dodając wokół ekranu panele fotowoltaiczne. Drugim źródłem energii jest sam użytkownik i naciskane przez niego przyciski. Zaprojektowane od podstaw urządzenie pozwala na uruchomienie dowolnej klasycznej gry zapisanej na kartridżach Game Boya.
      W momencie gdy urządzenie przełącza się pomiędzy źródłami energii, doświadcza krótkotrwałej utraty zasilania. Naukowcy, by upewnić się, że czas gry pomiędzy takimi wyłączeniami będzie akceptowalnie długi, zaprojektowali swoją konsolę tak, by jak najbardziej oszczędzała ona energię. Stworzyli też nową technikę zapisywania stanu gry w pamięci nieulotnej, dzięki której zminimalizowali koszty układu pamięci oraz skrócili czas ponownego ładowania gry po odzyskaniu zasilania. Użytkownik nie musi naciskać przycisku „zachowaj”. Stan gry zapisywany jest dokładnie w momencie, w którym doszło do utraty zasilania.
      Gdy dzień nie jest zbyt pochmurny, a gra wymaga co najmniej średniej liczby naciśnięć przycisków, utrata zasilania przydarza się rzadziej niż co 10 sekund i trwa około sekundy. Naukowcy stwierdzili, że jest to wystarczające rozwiązanie, by cieszyć się takimi grami jak szachy, pasjans czy Tetris. Z pewnością jednak będzie to przeszkadzało przy bardziej dynamicznych grach.
      Oczywiście przed naukowcami jeszcze bardzo długa droga, zanim z tak prostego prototypu uczynią wygodną w użyciu pozbawioną akumulatorów i baterii przenośną konsolę pozwalającą na korzystanie z dowolnych gier. Uczeni mają jednak nadzieję, że ich prace zwiększą świadomość konsumentów w obliczu szybko rozwijającego się Internet of Things. Otaczamy się coraz większą liczbą niewielkich gadżetów, zużywając przy tym coraz więcej baterii i akumulatorów, które w końcu trafiają na wysypiska śmieci, zanieczyszczając glebę, wodę i powietrze.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Specjaliści mają nadzieję, że przyszłość gibbońców hajnańskich (Nomascus hainanus), najrzadszych naczelnych świata, zaczyna się malować w jaśniejszych barwach. Udało się bowiem potwierdzić utworzenie nowej pary poza znanym zasięgiem gatunku.
      Jak podkreślają naukowcy z Kadoorie Farm and Botanic Garden (KFBG), 5. grupa rodzinna utworzyła się poza ostatnim azylem tych zwierząt we fragmencie lasu o powierzchni 16 km2 na wyspie Hajnan. To największa liczba grup rodzinnych, odnotowana w ostatnich czasach. Publikacja na temat zdolności krytycznie zagrożonego gatunku do rozszerzenia zasięgu ukazała się w Oryx – The International Journal of Conservation. Współautorami są specjaliści z KFBG i Hainan Wildlife Conservation and Management Bureau.
      To druga dobra wiadomość dla N. hainanus. W styczniu wyniki ostatniego spisu KFBG i Hainan Bawangling National Nature Reserve (Bawangling) pokazały, że populacja gibbońca zwiększyła się do ponad 30 osobników, z rekordowo niskiej liczebności poniżej 10 osobników w latach 70.
      W latach 50. szacowano, że liczba gibbońców żyjących w lasach tropikalnych na Hajnanie przekraczała 2 tys. Niestety, utrata habitatu i kłusownictwo zebrały swoje krwawe żniwo. Do lat 70. gatunek znalazł się na skraju wyginięcia, z mniej niż 10 osobnikami występującymi w małym fragmencie lasu pierwotnego w Bawangling.
      By ocalić N. hainanus, KFBG współpracuje z Bawangling. Po tym, jak badanie populacyjne w 2003 r. wykazało, że zaledwie 13 osobników tworzy dwie grupy rodzinne, opracowano długoterminowy plan ochrony i wdrożono szereg rozwiązań. Nasze kluczowe rozwiązania to finansowanie i szkolenie zespołów prowadzących monitoring, sponsorowanie naukowców badających gatunek, przeprowadzanie dorocznych spisów populacyjnych, sadzenie ulubionych rodzimych drzew z lokalnej szkółki, promowanie zrównoważonego rolnictwa i prowadzenie działań zwiększających świadomość miejscowej społeczności. Dzięki naszym wspólnym działaniom populacja gibbońca hajnańskiego stopniowo się odradza; w 2011 r. powstała 3., a w 2015 r. 4. grupa rodzinna - opowiada Philip Lo z KFBG, który odpowiada za projekt ochrony gatunku.
      Nowo powstałą parę odkryto ok. 8 km na północ od oczekiwanego zasięgu. Miejscowi widzieli ją po raz pierwszy w październiku zeszłego roku. Obecność małp potwierdzili później naukowcy, którzy udokumentowali unikatowe zawołania, w tym duet między samicą a samcem.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pu Zhang i jego koledzy z Binghamton University stworzyli sieć krystaliczną z płynnego metalu, która po zniszczeniu a następnie podgrzaniu powraca do oryginalnego kształtu. Metal utrzymywany jest przez krzemową skorupę i może znaleźć zastosowanie w robotyce, elektronice czy przemyśle kosmicznym. Na myśl przychodzi też od razu robot T-1000 z Terminatora 2.
      Niezwykła konstrukcja powstała ze specjalnej mieszaniny bizmutu, indu i cyny, zwanej stopem Fieldsa.
      Stop taki ma wiele niezwykłych właściwości, np. jego temperatura topnienia wynosi zaledwie 62 stopnie Celsjusza. Oznacza to, że topi się on pod wpływem gorącej wody. Stop Fieldsa już jest stosowany np. jako chłodziwo w zaawansowanych reaktorach atomowych.
      Zhang i jego zespół wykorzystali złożony proces produkcyjny, składający się m.in. z druku 3D, odlewania w próżni czy nakładanie powłok ochronnych, w celu połączenia stopu z krzemową skorupą. To właśnie ta skorupa pozwala sieci krystalicznej stopu na zapamiętanie kształtu i powrót do niego po ogrzaniu.
      Bez skorupy całość nie zadziała. Metal sobie popłynie. To ten krzemowy szkielet kontroluje kształt i integralność całości, mówi Zhang.
      Stop Fieldsa jest niezwykle wytrzymały i stabilny oraz znacznie sztywniejszy niż większość polimerów zapamiętujących kształt. Główną zaletą wynalazku Zhanga jest możliwość skruszenia materiału np. na czas transportu czy przechowywania, a później, po ogrzaniu, jego powrót do oryginalnego kształtu. Badacze mówią, że świetnie sprawdzi się on np. podczas misji kosmicznych. Można będzie robić z niego czasze anten czy elementy dużych struktur, które na czas transportu np. na Księżyc zostaną ciasno upakowane, a na miejscu łatwo odzyskają oryginalny kształt.
      Materiał taki przyda się też do budowy poduszek amortyzujących lądowanie pojazdu kosmicznego, gdyż podczas kruszenia absorbuje duże ilości energii. Takie poduszki zwykle tworzone są z aluminium lub stali. Po wylądowaniu na Księżycu poduszka amortyzuje pojazd, absorbuje energię i się odkształca. I to koniec. Może być użyta tylko raz, zauważą Zhang. Tymczasem jego wynalazek jest wielokrotnego użytku. Używając stopu Fieldsa w r roku poduszki możemy odkształcić czy skruszyć metal podczas lądowania, a później go podgrzać i odzyskać oryginalny kształt, dodaje uczony.
      Carmel Majidi, inzynier z Carnegie Mellon University przypomina, że rośnie zainteresowanie maszynami i strukturami, które mogą zmieniać kształt, sztywność czy odporność na obciążenia. Tego typu struktury i urządzenia znajdą zastosowanie w robotach naśladujących organizmy żywe, ubieralnych systemach komputerowych dostosowujących się do ruchu ciała czy egzoszkieletach. Praca Zhanga to wspaniały przykład, pokazujący, że do tego celu można wykorzystać metale o niskiej temperaturze topnienia.
      Wynalazek grupy Zhanga opisano w artykule Multifunctional liquid metal lattice materials through hybrid design and manufacturing.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Często i mało, czy rzadko, ale do syta? Gdyby chodziło o dietę, większość specjalistów postawiłaby na odpowiedź 1, ale w przypadku magazynowania energii jest odwrotnie. Okazuje się, że więcej można jej zmieścić ładując rzadko, ale do pełna.Taki przynajmniej wniosek płynie z badań przeprowadzonych przez zespół naukowców IChF PAN.
      Doświadczenia dotyczyły co prawda wyidealizowanych, dwuwymiarowych układów sieciowych, ale w końcu zasada to zasada. Dr Anna Maciołek, jedna z autorów pracy opublikowanej w Physical Review opisuje ją tak: Chcieliśmy zbadać, jak zmienia się sposób magazynowania energii w układzie,  gdy  pompujemy  do  niego  energię  w  postaci  ciepła,  innymi  słowy – lokalnie  go podgrzewamy.
      Wiadomo,  że ciepło  w  układach  się  rozprzestrzenia, dyfunduje.  Ale czy na gromadzenie energii ma wpływ sposób jej dostarczania; fachowo mówiąc „geometria podawania”? Czy ma znaczenie, że podajemy dużo energii w krótkim czasie i potem długo nic, i znowu dużo energii, czy też gdy podajemy malutkie porcje  tej energii, ale za to jedna po drugiej, niemal bez przerw?
      Cykliczne podawanie energii jest bardzo powszechne w naturze. Sami dostarczamy jej sobie w ten sposób, jedząc. Tę samą liczbę kalorii można dostarczyć w jednej lub dwóch dużych porcjach zjadanych w ciągu doby, albo rozbić ją na 5-7 mniejszych posiłków, między którymi są krótsze przerwy. Naukowcy wciąż się spierają, który  sposób jest dla organizmu lepszy. Jeśli jednak  chodzi o dwuwymiarowe układy sieciowe, to już wiadomo, że pod względem efektywności magazynowania wygrywa metoda „rzadko a dużo”.
      Zauważyliśmy, że w zależności od tego, w jakich porcjach i jak często podajemy energię, ilość, jaką układ potrafi zmagazynować, zmienia się. Największa jest wtedy, gdy porcje energii są duże, ale odstępy czasowe między ich podaniem też są długie, wyjaśnia Yirui Zhang, doktorantka w IChF PAN. Co ciekawe, okazuje się, że gdy taki układ magazynujący podzielimy wewnętrznie na swego rodzaju przedziały, czy też komory, to ilość energii możliwej do zmagazynowania w takim podzielonym ‘akumulatorze’ – o ile bylibyśmy go w stanie skonstruować – wzrośnie. Innymi słowy, trzy małe baterie zmagazynują więcej energii niż jedna duża, precyzuje badaczka. Wszystko to przy założeniu, że całkowita ilość wkładanej do układu energii jest taka sama, zmienia się tylko sposób jej dostarczania.
      Choć badania prowadzone przez zespół IChF PAN należą do podstawowych i ukazują po prostu fundamentalną  zasadę  rządzącą magazynowaniem energii w magnetykach, ich potencjalne zastosowania  są  nie do  przecenienia.  Wyobraźmy  sobie  np.  możliwość  ładowania  baterii elektrycznego samochodu nie w kilka godzin, lecz w kilkanaście minut albo znaczące zwiększenie pojemności  takich  akumulatorów  bez  zmiany  ich  objętości,  czyli  wydłużenie  zasięgu  auta  na jednym ładowaniu.  Nowe  odkrycie  może  też  w  przyszłości  zmienić  sposoby  ładowania  baterii różnego typu poprzez ustalenie optymalnej periodyczności dostarczania do nich energii

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Straż pożarna z Los Angeles (LAFD) jest pierwszą w Ameryce Północnej, która kupiła elektryczny wóz strażacki. Pojazd wyprodukowany na zamówienie przez austriacką firmę Rosenbauer kosztował 6 milionów dolarów i rozpocznie służbę w 2021 roku.
      Samochód został wyposażony w dwa akumulatory zapewniające łącznie 100 kW mocy. Dodatkowo na pokładzie znajduje się też generator prądu na olej napędowy. Pojazd został przygotowany zgodnie z wytycznymi LAFD i National Fire Protection Association. Jest w pełni skomputeryzowany, dzięki czemu może również służyć jako centrum dowodzenia.
      Elektryczny wóz pożarniczy to nowoczesne narzędzie, które pomoże zmniejszyć hałas i szkodliwą emisję. To jednocześnie zaawansowana technologicznie elastyczna platforma do prowadzenia akcji ratunkowych, oświadczył dowódca LAFD, Ralph Terrazas. W przyszłym roku, gdy trafi on na ulice Hollywood, przetestujemy jego przydatność w warunkach bojowych.
      Jak mówi Dieter Siegel, dyrektor wykonawczy firmy Rosenbauer International, nowy wóz różni się fundamentalnie od współcześnie używanych pojazdów strażacki. Jest wielofunkcyjną platformą komunikacyjną z elastycznym wnętrzem, która spełnia rolę w pełni wyposażonego centrum dowodzenia.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...