Search

Casa > Notícies > Contingut
Millors bateries d'ió de liti, com funcionen?
Dec 24, 2016

Bateria recerca se centra en factors de competència balancingthree: rendiment, vida i seguretat. Típicament, has de sacrificar un d'aquests factors per obtenir guanys en els altres dos. Però per a vehicles aplicacions likeelectric, weand #39; realment agradaria veure els tres millorats.

En una investigació publicat recentment aEnergia de la natura, científics demostrat la capacitat d'utilitzar un camp magnètic d'alinear flocs de grafit en elèctrodes com theyand #39; re fabricats. L'alineació dóna ions de liti un camí més clar a la bateria, a millorar el rendiment de trànsit.

Els elèctrodes de ions de liti són sovint compost de grafit, whichbalances atributs com ara una alta densitat d'energia amb no toxicitat, seguretat i baix costos. Grafit, formada per fulls apilats d'àtoms de carboni, sovint és incorporat a aquests elèctrodes en forma de partícules d'escames.

Mentre el grafit té molts avantatges, té un inconvenient: que limita el moviment de lithiumions, que és una partofcharging fonamental i l'acompliment. El lithiumionsare només poden moure dins els plànols entre graphenesheets apilades i tenen sovint tonavigate un camí tortuós altament mentre es mouen durant la càrrega i descàrrega. Aquest moviment lent a través de theelectrodes segueix sent un repte fonamental en el desenvolupament de piles amb Actuació millorada.

Els autors del nou llibre motivat que hauria de ser possible alignthe grafit flocs què proporcionen un camí més lineal per ions de moure's dins de la bateria. Per aconseguir això, theydecided d'utilitzar els camps magnètics. Hi havia un problema: grafit doesnand #39; t respondre fermament a camps magnètics.

Per treballar al voltant d'això, els científics van recoberts amb els flocs amb nanopartícules d'òxid de ferro súper paramagnètica electrònica. Els flocs recobert de grafit llavors van quedar suspesos en etanol. Que homogeneïtzada la suspensió i afegir una petita quantitat d'un quadern de Química (2 per cent per weightpoly (pyrrolidone de vinil) que va ajudar a facilitar el procés d'alineació. Una suspensió relativament diluïdes era neededto givethe flocs prou espai per moure's durant l'alineació.

Durant la fabricació dels elèctrodes, les partícules de grafit estaven orientats utilitzant rotació alineat de camp magnètic perpendicular a la part de les acusacions d'intercanvi batterythatwould amb el grafit (anomenat un col·leccionista actual). Els científics han trobat que un camp magnètic tan baixes com 100 mT va ser capaç d'alinear els flocs. Per a la comparació, aquesta força magnètica és més gran que l'imant de nevera mitjana (1 mT), però significativament més petits que un imant MRI (1.5 T). Com a control, també van preparar referència elèctrodes en absència d'un camp magnètic.

Després de la fabricació, l'equip avaluat l'alineació dels flocs de grafit dipositats en ambdues condicions. Anàlisi visual, va revelar una orientació clara de flocs en elèctrodes fabricats sota la influència del camp magnètic. Els flocs es inclinat al anangle de 60 graus per sobre l'avió del col·leccionista actual. Per contra, els flocs de grafit en els elèctrodes de referència principalment va caure en paral·lel a la col. lecció actual.

A continuació, els científics realitzen una sèrie d'experiments per avaluar el canvi en el camí el liti ionsneeded per navegar. En general, van veure que el camp magnètic disminuït la tortuosity dels camins a través de l'elèctrode per un factor de 4 en comparació amb els elèctrodes de referència.

Finalment, s'avaluen howthis afectades el rendiment de la bateria per provar l'elèctrode en una configuració de half-cell (que significa didnand #39; t construir una pila completa). Tarifes càrrega pràctic, alineació dels flocs de grafit incrementa la capacitat d'emmagatzematge de liti de l'elèctrode en un factor d'entre 1,6 i 3.

Aquesta investigació demostra que la química no és el factor només important a jugar en el disseny de la bateria-optimització de l'arquitectura d'elèctrode pot ajudar a estimular actuació de piles així. Estudis futurs cal determinethe escalabilitat d'aquesta tècnica.


Notícies relacionades