עיצוב סוללות ליתיום-יון חדש בעל עוצמה גבוהה פי 2000, וטוען פי 1,000 מהר יותר

אוניברסיטת אילינוי, סוללת ליתיום-יון מיקרו-נקבובית תלת-ממדית

חוקרים מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין פיתחו טכנולוגיית סוללות ליתיום-יון חדשה החזקה פי 2000 מסוללות דומות. לדברי החוקרים, זה לא פשוט צעד אבולוציוני בטכנולוגיית הסוללות, 'זו טכנולוגיה מאפשרת חדשה ... היא שוברת את הפרדיגמות הרגילות של מקורות אנרגיה. זה מאפשר לנו לעשות דברים חדשים וחדשים. '

נכון לעכשיו, אחסון אנרגיה הוא על כל פשרות. יכול להיות לך הרבה כוח (וואט), או הרבה אנרגיה (וואט-שעות), אבל בדרך כלל אתה לא יכול לקבל את שניהם. קבלים-על יכול לשחרר כמות עצומה של כוח, אך רק למספר שניות; תאי דלק יכולים לאגור כמות עצומה של אנרגיה, אך מוגבלים בתפוקת השיא שלהם. זו בעיה מכיוון שרוב היישומים המודרניים של טכנולוגיה מדממת - סמארטפונים, מחשבים לבישים, כלי רכב חשמליים - דורשים כמויות גדולות של כוח ו אֵנֶרְגִיָה. סוללות ליתיום-יון מהוות כיום את הפיתרון הטוב ביותר ליישומי הספק-אנרגיה גבוהים, אך אפילו תכנוני סוללות הליון-יון הטובים ביותר דורשים ממעצבים תעשייתיים ומהנדסים אלקטרוניים לבצע פשרות חמורות בעת יצירת מכשיר חדש.



מה שמביא אותנו בצורה מסודרת אל הסוללה של אוניברסיטת אילינוי, שיש לה צפיפות הספק גבוהה יותר מאשר קבלים-על, ובכל זאת צפיפות אנרגיה דומה לסוללות ניקל-אבץ וסוללות ליתיום-יון. לפי ההודעה לעיתונות של האוניברסיטה, סוללה חדשה זו עשויה לאפשר למכשירים אלחוטיים להעביר את אותותיהם פי 30 רחוק יותר - או, אולי יותר שימושי, להיות מצוידים בסוללה קטנה פי 30. אם זה לא הספיק, הסוללה החדשה הזו נטענת - וניתן לטעון אותה פי 1,000 מהר יותר מסוללות ליתיום קונבנציונליות. בקיצור, זו סוללה חלומית. (לִרְאוֹת:DoE קוראת לסוללה כימית עם קיבולת פי 5, תוך 5 שנים - האם ניתן לעשות זאת?)



תרשים הממחיש את אוניברסיטת אילינוי

ההתקדמות העצומה הללו נובעת מקתודה ומבנה אנודה חדשים, שהיו חלוצים על ידי חוקרי אוניברסיטת אילינוי. בעיקרו של דבר, בסוללת ליתיום רגילה יש בדרך כלל אנודה דו מימדית מוצקה העשויה גרפיט וקתודה העשויה ממלח ליתיום. לעומת זאת, בסוללת אילינוי החדשה יש אנודה וקתודה נקבוביות. כדי ליצור מבנה אלקטרודה חדש זה, החוקרים בונים מבנה של פוליסטירן (קלקר) על מצע זכוכית, ניקל אלקטרודיד על גבי פוליסטירן, ואז פח ניקל אלקטרודיפיוז על האנודה והמנגן דו חמצני על הקתודה. התרשים שלמעלה מסביר את התהליך בצורה טובה.



התוצאה הסופית היא שלאלקטרודות נקבוביות אלה יש שטח פנים מסיבי, המאפשר לבצע יותר תגובות כימיות בחלל נתון, ובסופו של דבר מספקות דחיפה מאסיבית למהירות הפריקה (תפוקת החשמל) והטעינה. עד כה החוקרים השתמשו בטכנולוגיה זו כדי ליצור סוללת מיקרו בגודל כפתור, ותוכלו לראות בגרף שלמטה עד כמה הסוללה שלהם משתווה לתא כפתורים קונבנציונאלי של סוני CR1620. צפיפות האנרגיה מעט נמוכה יותר, אך צפיפות ההספק גדולה פי 2,000. בקצה השני של הספקטרום הקצה המדמם - צפיפות אנרגיה מוגברת, אך צפיפות כוח נמוכה יותר - אז סוללת הליתיום-אוויר של יבמ מובילה כיום את החבילה.

צפיפות אנרגיה לעומת צפיפות הספק למגוון טכנולוגיות סוללות, כולל אוניברסיטת אילינוי

צפיפות אנרגיה לעומת צפיפות הספק למגוון טכנולוגיות סוללות, כולל סוללת ליתיום אנודה / קתודה מיקרו-מובנית חדשה מאוניברסיטת אילינוי.

בשימוש בעולם האמיתי, הטכנולוגיה הזו ככל הנראה תשמש לצייד מכשירים צרכניים בסוללות קטנות וקלות בהרבה - דמיינו טלפון חכם עם סוללה בעובי של כרטיס אשראי, שניתן להטעין תוך שניות ספורות. יהיו גם שפע של יישומים מחוץ למרחב הצרכני, בהגדרות בעלות עוצמה גבוהה כמו לייזרים ומכשירים רפואיים, ואזורים אחרים המשתמשים בדרך כלל בקבלי-על, כמו מכוניות פורמולה 1 וכלי חשמל נטענים מהירים. אולם בכדי שזה יקרה, אוניברסיטת אילינוי תצטרך להוכיח שהטכנולוגיה שלהם מתכווננת לגדלי סוללות גדולים יותר, וכי תהליך הייצור אינו יקר במיוחד לייצור מסחרי. הנה מקווה.



Copyright © כל הזכויות שמורות | 2007es.com