OTPORNIK.info
Elektronika oko nas
Ads

Super Litijumske baterije


Nanoporozni silicijum koji upija jone bez samo destrukcije može napraviti bolje baterije.

Litijumske baterije su renesansa u razvoju električnih vozila. Prema proceni za baterije namenjenim električnim vozilima koju je objavio Kalifornijski Univerzitet, važan je potencijal za buduća unapređenja. Veoma snažne baterije razvijene na Hanjang (Hanyang) Univerzitetu u Ansanu, Južna Koreja, mogle bi pokazati neke dobiti tog potencijala.

Hanjang (Hanyang) tim, vođen hemičarem po imenu Jaephil Cho, razvio je nanoporozne silicijumske elektrode koje mogu barem duplirati kapacitet litijumskih baterija – u suštini duplirajući domet električnih vozila. Za razliku od prethodnih silicijumskih anoda, ove diode se mogu puniti i prazniti veoma brzo.

“To je vrlo dobar, vrlo impresivan rad,” rekao je Yi Cui, naučnik sa Stanford Univerziteta koji razvija svoje nanostrukturalne silicijumske elektrode za litijumske baterije.

Punjenje litijumskih baterija uključuje kretanje litijumskih jona unutar baterije sa pozitivne elektrode (katode) na negativnu elektrodu (anodu). Silicijumski elektrohemijski afinitet za litijumske jone čini ga idealnim materijalom za anodu. Ali silicijum ima tendenciju popuštanja: anode apsorbuju litijum prilikom punjenja tako da porastu četiri puta u odnosu na prvobitnu zapremninu. Prilikom pražnjenja, one se smanje na originalnu veličinu i samo nekoliko ciklusa je dosta da uništi krt materijal.
Nanostruktuiranje daje silicijumu fleksibilnost, dopuštajući mu pražnjenje bez brzog kvarenja.

Choov novi nanoporozni silicijum izgleda da traje mnogo duže čak i pri brzom punjenju. Nanoporozne elektrode imaju mogućnost punjenja veću od 2400mAh/g što je preko šest puta više u odnosu na grafitne anode koje se koriste u postojećim litijumskim baterijama. „Ovo je definitivno dovoljno dobro za komercijalizaciju,“ kaže Cho.

Nanoporozne silicijumske anode se sastoje od čvrstih kristala silicijuma koje su izbušene poput švajcarskog sira. Cho objašnjava da ova struktura omogućuje naprezanje zato što su zidovi između pora ektsremno tanki – oko 400 nanometara.

Cho misli da bi dalja optimizacija silicijumske nanostrukture takođe unapredila litijumski kapacitet po zapremnini, koji je već oko tri puta bolji od grafitnog. On veruje da je moguće smanjiti pore na pola i tako stisnuti još vazduha bez žrtvovanja performansi punjenja.

Proces izrade nanoporoznog silicijumskog materijala takođe označava poboljšanje u odnosu na prethodne metode izrade silicijumskih anoda. Da bi kreirali nanoporozne diode, Korejski istraživači su pomešali silicijum-dioskid nanočestice sa viskoznim gelom silicijuma obloženog ugljenikom (radi sprečavanja silicijuma i silicijum-dioksida da reaguju hemijski), zagrejali mešavinu na 900°C, sjedinili u masu. Nakon togu su selektivno ecovali (odstranili) silicijum-dioksid sa fluorovodoničnom kiselinom radi kreiranja pora. Nasuprot najviše korišćenih metoda, ovaj proces se odvija na atmosferskom pritisku i stoga je „mnogo ekonomičniji za masovnu proizvodnju,“ kaže Cho.

Cho se nada da će prodati tehnologiju Korejanskom proizvođaču akumulatora LG Chem, gde je radio protekle četiri godine.

Ali pravo pitanje je da li se ovaj materijal može proizvesti po pravoj ceni.

Ove silicijumske čestice mogu apsorbovati preko šest puta više litijumskih jona od ugljenika, čineći ih kandidatom za materijal za superpunjive litijumske baterije.
 

Komentari su onemogućeni.