Lupaava piianodi litium-ioni-akulle

02.11.2015

Waterloo-_zhongwei_chen_250.jpgWaterloo tutkijat ovat kehittäneet tekniikan, joka lupaa 40 - 60 prosentin kasvua litiumioniakkujen energiatiheyteen.

Nykyiset litiumioniakut käyttävät anodissa yleensä grafiittia. Pii olisi lupaava vaihtoehto ja sen käyttöä ovat yrittäneet monet tutkijat mutta sen tilavuuden muutoksen aiheuttamaan materiaalin vähittäiseen hajoamiseen ei oikein ole löytynyt konstia.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi, professori Zhongwei Chen vetämän Waterloon ryhmä yhdessä General Motorsin tutkimusyksikön kanssa kehitti taloudellisen lämpökäsittelyn piipohjaisien litium-ioniakkujen elektrodien valmistamiseksi

Menetelmä minimoi tilavuuskasvun ja samalla kasvattaa litium-ioni-akkujen suorituskykyä yli 1000  mAhg-1 yli 2000 työjaksolle 2Ag-1 käytöteholla. Grafiittianodilla teoreettinen maksimikapasiteetti olisi 370 mutta piianodilla peräti 4200 mAhg-1.

Elektrodirakenteessa hyödynnetään piinanopartikkelien kovalenttisia vuorovaikutuksia rikillä seostetun grafeenin kanssa. Lisäksi syklisoitu polyakrylonitriili (c-PAN) tuottaa rakenteelle vankan nanoarkkitehtuurin.

Nanoarkkitehtuuri alensi elektrolyytin kontaktia elektrodiin, johtaen paitsi korkeaan varaushyötysuhteeseen (coulombic efficiency) 99,9 %, mutta myös säilyttäen hyvän vakauden jopa korkealla 3,4 mAh cm-2 elektrodikuormalla.

Waterloo-ncomms9597-f6-R-250.jpgTyöjaksoissaan piin nanohiukkaset muuttuvat amorfiseksi rakenteeksi joka leviää ja rajoittuu rikkiseostetun grafeenin ryppyihin ja kapseloituu c-PAN- rakenteen kanssa ja hyödyntäen kovalenttisia vuorovaikutuksia ympäristönsä kanssa, jossa suuria rikki- ja hiilimääriä.

Professori Chen odottaa tekniikan kaupallistamista ja uusia akkuja markkinoille jo seuraavan vuoden kuluessa.

17.09.2020Aurinkokennoille kaksi kerrosta on parempi kuin yksi
16.09.2020Läpi sumun ja heinäsirkkaparven
15.09.2020Fononilaser
14.09.2020Transistoreita jäähdyttäen ja pinoten
11.09.2020Kubitteja kiertäen ja kaartaen
10.09.2020Tarkempia mittauksia mutkan kautta
09.09.2020Nopeampi ja tehokkaampi energian varastointi
08.09.2020Kvanttiläpimurto turvallisemmalle tietoliikenteelle
07.09.2020Tarkkuutta tekoälyyn
04.09.2020Mikroelektroniset robotit liikkeelle laserilla

Siirry arkistoon »