Uusi litiumioniakku, joka on 2000 kertaa tehokkaampi, latautuu 1000 kertaa nopeammin

Illinoisin yliopiston tutkijat Urbana-Champaignissa ovat kehittäneet uuden litiumioniakkutekniikan, joka on 2000 kertaa tehokkaampi kuin vastaavat akut. Tutkijoiden mukaan tämä ei ole vain evoluutiovaihe akkutekniikassa: 'Se on uusi mahdollistava tekniikka ... se rikkoo normaalit energialähteiden paradigmat. Se antaa meille mahdollisuuden tehdä erilaisia, uusia asioita. '

Tällä hetkellä energian varastoinnissa on kyse kompromisseista. Sinulla voi olla paljon tehoa (wattia) tai paljon energiaa (wattituntia), mutta yleensä ei voi olla molempia. Superkondensaattorit voi vapauttaa valtavan määrän virtaa , mutta vain muutaman sekunnin ajan; polttokennot voivat varastoida valtavan määrän energiaa, mutta niiden huipputeho on rajallinen. Tämä on ongelma, koska useimmat modernin tekniikan sovellukset - älypuhelimet, kannettavat tietokoneet, sähköajoneuvot - vaativat paljon virtaa ja energiaa. Litiumioniakut ovat tällä hetkellä paras ratkaisu suuritehoisiin ja energiaa käyttäviin sovelluksiin, mutta jopa parhaat litiumioniakkumallit vaativat, että teolliset suunnittelijat ja elektroniikkasuunnittelijat tekevät vakavia kompromisseja uuden laitteen luomisessa.

Tämä vie meidät siististi Illinoisin yliopiston akkuun, jonka tehotiheys on suurempi kuin superkondensaattorilla ja joka on kuitenkin verrattavissa nykyisten nikkeli-sinkki- ja litium-ioniakkujen energiatiheyteen. Mukaan yliopiston lehdistötiedote , tämä uusi akku voi antaa langattomille laitteille mahdollisuuden lähettää signaaleja 30 kertaa kauemmas - tai, ehkä vielä hyödyllisemmin, varustaa 30 kertaa pienemmällä akulla. Jos se ei riitä, tämä uusi akku on ladattava - ja se voidaan ladata 1000 kertaa nopeammin kuin tavalliset litiumioniakut. Lyhyesti sanottuna tämä on unelmaparisto. (Katso: DoE vaatii kemikaaliakun, jonka kapasiteetti on 5x 5 vuoden sisällä - voidaanko se tehdä? )

Nämä valtavat edistysaskeleet johtuvat upouudesta katodi- ja anodirakenteesta, jonka ovat aloittaneet Illinoisin yliopiston tutkijat. Pohjimmiltaan tavallisessa litiumioniakussa on yleensä kiinteä, kaksiulotteinen anodi grafiitista ja katodi litiumsuolasta. Uudessa Illinoisin akussa on taas huokoinen, kolmiulotteinen anodi ja katodi. Tämän uuden elektrodirakenteen luomiseksi tutkijat rakentavat polystyreenirakenteen (styroksi) lasisubstraatille, elektrolyyttisen nikkelin polystyreenille ja sitten elektrodipositiivisen nikkeli-tinan anodille ja mangaanidioksidin katodille. Yllä oleva kaavio selittää prosessin hyvin.

Lopputuloksena on, että näillä huokoisilla elektrodeilla on massiivinen pinta-ala, mikä sallii enemmän kemiallisia reaktioita tapahtua tietyssä tilassa, mikä viime kädessä tarjoaa valtavan lisäyksen purkausnopeuteen (lähtötehoon) ja lataukseen. Toistaiseksi tutkijat ovat käyttäneet tätä tekniikkaa napin kokoisen mikropatterin luomiseen, ja alla olevasta kaaviosta näet, kuinka hyvin heidän akunsa verrataan tavanomaiseen Sony CR1620 -napisoluun. Energiatiheys on hieman pienempi, mutta tehotiheys on 2000 kertaa suurempi. Verenvärisen spektrin vastakkaisessa päässä - lisääntynyt energiatiheys, mutta pienempi tehotiheys - sitten IBM: n litium-ilma-akku johtaa tällä hetkellä pakkausta .

Energiatiheys vs. tehotiheys useille akkutekniikoille, mukaan lukien Illinoisin yliopiston uusi mikrorakenteinen anodi / katodi-litiumioniakku

Todellisessa käytössä tätä tekniikkaa käytetään todennäköisesti kuluttajalaitteiden varustamiseen paljon pienemmillä ja kevyemmillä akuilla - kuvittele älypuhelin, jonka akku on luottokortin paksuus, joka voidaan ladata muutamassa sekunnissa. Kuluttajatilan ulkopuolella on myös paljon sovelluksia suuritehoisissa ympäristöissä, kuten lasereissa ja lääkinnällisissä laitteissa, ja muilla alueilla, jotka normaalisti käyttävät superkondensaattoreita, kuten Formula 1 -autot ja nopeasti ladattavat sähkötyökalut. Tätä varten Illinoisin yliopiston on kuitenkin ensin todistettava, että heidän tekniikkansa skaalautuu suurempiin paristokokoihin ja että tuotantoprosessi ei ole kohtuuttoman kallista kaupalliselle tuotannolle. Toivon.