Pieni suodatin, suuri läpimurto litium-rikki-akuille

Floridan yliopiston tutkijat ja heidän kumppaninsa ovat kehittäneet uuden akkuerottimen litium-rikki akuille.

Tutkimusryhmä osoitti, että yhden atomin paksuinen suodatin voi estää rikkiketjujen kulkeutumisen akun sisällä, mikä saattaa avata kauan odotetun lupauksen litium-rikki-akuista.

Vaikka litiumrikkiakut ovat kevyempiä ja niissä on enemmän tehoa kevyemmässä pakkauksessa verrattuna perinteisiin litiumioniakkuihin, niiden kohtalokas haittapuoli on se, että rikki ei toimi hyvin järjestelmän sisällä. Se paakkuuntuu pitkiksi ketjuiksi, jotka tukkivat järjestelmän, kuluttavat akun virtaa ja lyhentävät sen käyttöikää.

UF:n, Purduen yliopiston ja Vanderbiltin yliopiston insinöörit kehittivät tehokkaan suodattimen, joka toimii molekyylitasolla ongelman korjaamiseksi.

”Litium-ioniakkuja on kehitetty täydellisiksi pitkään, ja ne toimivat erittäin hyvin”, Ph.D. Piran Kidambi sanoi. ”Mutta litium-rikki-akut voivat olla paljon kevyempiä ja varastoida enemmän sähköenergiaa.”

Matkapuhelimet jaksaisivat pidempään latausten välillä, ja kevyemmät akut mahdollistaisivat droonien pysymisen ilmassa pidempään.

Suodattimen valmistukseen tutkijat käyttivät kemiallista höyrypinnoitusta. He aloittavat kuparifoliosta, kuumentavat sitä ja ohjasivat höyryä sen yli. Kemiallinen reaktio jättää jälkeensä grafeenikalvon, jossa on täydellisesti määritellyt aukot litiumin erottamiseksi rikkiketjuista.

Kun he testasivat rakennetta, ero oli silmiinpistävä. Suodattamattomat akut alkoivat menettää suorituskykyään nopeasti. Yhden atomin paksuisen suodattimen ansiosta akut säilyttivät lähes koko kapasiteettinsa yli 150 lataus-purkaussyklin ajan.

”Ne toimivat varsin hyvin”, Kidambi sanoi. ”Muiden teho laski jokaisen latauksen ja purkauksen myötä, mutta meidän suodattimellamme varustetut pysyivät vakaina.”

Mahdolliset sovellukset ulottuvat myös kuluttajalaitteiden ulkopuolelle. Kidambi viittasi rahtiautoihin, juniin ja jopa laivoihin, joissa akun painosta tulee merkittävä este.

Paljon on vielä tehtävää ennen kuin atomien ohuilla suodattimilla varustettuja litium-rikki-akkuja voitaisiin valmistaa mittakaavassa ja asentaa arkipäivän laitteisiin. Kidambi on kuitenkin rohkaistunut niiden edistymisestä.

”On todellista tieteellistä menestystä siinä, että pystymme osoittamaan, että voimme ratkaista ongelman, ja voimme ratkaista sen atomitason suunnittelulla”, hän sanoi. ” Se on minulle jännittävää .”

Aiheesta aiemmin:

Huokoinen ja radikaali COF parantaa litium-rikki-akkuja

Miten voittaa litium-rikkiakun suurin haaste

Sähkölentokoneita horisontissa litium-rikki akkuteknologialla