Akun anodi ja katodi osana kotelointia

03.09.2021

Penn-uusi-pienoisakku-MUITA-anodittomat-aku-R-250.jpgAkkutekniikassa uusimpia kehitysratkaisuja ovat uudenlainen mikroakku sekä erilaiset anodittomat akkusuunnitelmat.

Lisäksi tutkimusohjelmat ja yritykset suunnittelevat jo tulevaisuuden akkuratkaisuja.

Penn Universityn tutkijoilla on esitellä koteloimaton akkusuunnitelma, joka painaa kahden riisinjyvän verran mutta jonka energiatiheys on sama kuin paljon suuremman ja raskaamman akun.

Elektroniikka pienentyy mutta akun energiatiheyttä on eksponentiaalisesti vaikeampi parantaa akun pienentyessä, osittain siksi, että suurempia osia akun tilavuudesta on käytettävä kotelointiin. Pennsylvanian yliopiston teknillisen korkeakoulun tutkijoiden tärkein kehitystyö oli uudenlainen virrankerääjä ja katodi, jotka lisäävät energiaa varastoivien materiaalien osuutta ja toimivat samalla suojakuorena.

Näin syntynyt tilatehokkuus johtaa nelinkertaiseen energiatiheyteen nykyisten huippuakkuihin verrattuna. Tutkijoiden mikroakkurakenne avaa oven pienemmille lentäville mikroroboteille ja monille muille muuten mahdottomille elektroniikkalaitteille.

Tutkijat ovat kehittäneet uuden tavan valmistaa elektrodeja, joiden ansiosta ne ovat paksuja ja mahdollistavat nopean ionien ja elektronien kuljetuksen. Perinteiset katodit koostuvat murskatuista hiukkasista, jotka on puristettu yhteen mutta satunnaiseen ionien liikkumista hidastavaan koostumukseen.

Sen sijaan nyt katodi saostetaan suoraan sulasta suolahauteesta mikä tuottaa katodin, jossa ei ole huokoisuutta tai ilmarakoja. Näin litiumionit voivat liikkua akussa nopeimpia ja suorempia reittejä.

Nämä uudelleen suunnitellut komponentit kuljettavat ioneja niin tehokkaasti, että ne voidaan tehdä riittävän paksuiksi kaksinkertaistamaan energiaa varastoivien kemikaalien määrä uhraamatta nopeutta, joka tarvitaan liitettyjen laitteiden todelliseen virransyöttöön. Yhdistettynä uuteen pakkaukseen näillä mikroakuilla on paristojen energia- ja tehotiheys, jotka ovat sata kertaa suurempia ja painavat vain kaksi riisinjyvää.

Niin sanotut anodittomat akkuratkaisut

Litium-metalli akkujen ohuen Li-kalvon korkeiden kustannusten ja akun suuren Li:n ylimäärän muodostaman vakavan turvallisuusriskin välinen ristiriita on inspiroinut kehittämään ratkaisuja, joissa ei ole ylimääräistä Litiumia sisältävää anodia eli anodittomia litiummetalliakkuja.

Penn-pienoisakku-MUITA-anodittomat-akut-250.jpgKyseinen arkkitehtuuri tarjoaa huomattavia etuja sekä energiatiheyden että turvallisuuden kannalta verrattuna perinteisiin litiumionikennoihin. On kuitenkin haastavaa saavuttaa korkea Li-ionien palautuvuus, kun käytettävissä ei ole yhtään litiumin ylimäärää.

Japanin National Institute of Advanced Industrial Science and Technologyn tutkijat ovat ottaneet käyttöön ylimääräisen Li2O:n uhrautuvana aineena katodissa. Se tarjoaa siten ylimääräisen Li lähteen kompensoimaan väistämätöntä litiumin menetystä pitkän aikavälin työjaksojen aikana anodivapaassa kennossa.

Osin samoista syistä on ryhdytty kehittämään myös anodittomia sinkki- ja natriummetallin akkuja. Usein grafiitista kootun anodin korvaa tehdaskokoonpanossa pelkkä kuparinen virrankerääjä, jolle metalli varauksessa kerääntyy jolloin sitä voisi sitten taas kutsua anodiksi.

Tulevista syvällisemmän tutkimuksen akkuratkaisuista voit lukea sivuston uusimmasta koosteartikkelista. Akkutekniikkaa materiaalien ja kemian ehdoilla

Aiheista aiemmin:

Kohti tehokasta anoditonta natriumakkua

Tehokkaampia mikroakkuja ja kondensaattoreita

27.03.2024Kvantti-interferenssi ja transistori
26.03.2024Robotti tarttuu lihanpalaan ja keskustelee kaverinsa kanssa
25.03.2024Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä
23.03.2024Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla
22.03.2024Hiilinanoputket käyttöön
21.03.2024Fotonisirut valtaavat alaa
21.03.2024Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
19.03.2024Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"
18.03.2024Kvanttimateriaalitutkimuksen uudet työkalut
16.03.2024Räjähtämätön vedyntuotantomenetelmä
15.03.2024Kvanttitietokoneita atomeihin perustuen
14.03.2024Elektronit vedessä ja särkyneinä
13.03.2024Sateenvarjo atomeille
12.03.2024Magnetismilla energiatehokasta laskentaa
11.03.2024Molekyylielekroniikan johteita ja kytkimiä
09.03.2024Elektroniikkaromusta kultaa edullisesti
09.03.2024Jännitystä aurinkoenergian keräämiseen
07.03.2024Kolmas ulottuvuus langattoman prosessoinnille
06.03.2024Mikroaaltoinen fotoniikkasiru nopeaan signaalinkäsittelyyn
05.03.2024Palonkestävä natriumakku
04.03.2024Polymeeripohjaiset viritettävät optiset komponentit
01.03.2024Tulevaisuuden kubitti luotiin kvanttiprosessoriin
29.02.2024Uudenlaisia ratkaisuja pienen koon tehokäyttöihin
28.02.2024Fotonien napakymppi ja tehokas ylösmuunnos
27.02.2024Elektroneja murto-osina grafeenissa
26.02.2024Elektronin ja fononin vuorovaikutuksen mysteeri
24.02.2024Entistä tehokkaampia aurinkokennoja
23.02.2024Uusi resepti kvanttisimuloinnille
22.02.2024Li-ion-johteita uuden suunnan kestäville akuille
21.02.2024Uusi laji magnetismia
20.02.2024Hyppivät atomit muistavat missä ne ovat olleet
19.02.2024Puolipallon muoto aurinkokennoon
17.02.2024Perovskiittiä vihreän vedyn tuotantoon
16.02.2024Fotoniikan nanovalmistusta printterillä
15.02.2024Neuromorfisia näkösensoreita
14.02.20242D-materiaaleista heterorakenteita
13.02.2024Magneettisten supervoimien vapauttaminen
12.02.2024Kvanttiedulla liikkuva maali
10.02.2024Antureita ympäristöhaittojen seurantaan
09.02.2024Kohti kvantti-internetiä ja kvanttiviestintää
08.02.2024Tehokkaita röntgensäteitä ja ultraviolettivaloa
07.02.2024Kubitti, jossa on sisäänrakennettu virheenkorjaus
06.02.2024Laskentaa valoaalloilla
05.02.20243D-tulostettu elektroninen iho ja näyttö
03.02.2024Läpimurto kvanttipisteisissä aurinkokennoissa
02.02.2024Äänikäyttöiset anturit säästävät miljoonia paristoja
01.02.2024Energiankeruuta ja kuvantamista samanaikaisesti
31.01.2024Pitkään kestäviä grafeenin laaksotiloja kubiteille
30.01.2024Pinoa neuroverkkojärjestelmiä rakennelohkoista
29.01.2024Vihreiden ledien tehokkuus paremmaksi
27.01.2024Ultranopea vetyvuodon anturi
26.01.2024Uusi ehdokas yleismuistiksi
25.01.2024Teollisesti valmistettava kvanttimuisti
24.01.2024Ensimmäinen topologinen kvanttipiiri
23.01.2024Grafeenista vihdoin toiminnallinen puolijohde
23.01.2024Lämpösähköä esineiden Internetille
20.01.2024Polttokenno toimii maaperässä ikuisesti
19.01.2024Tutkijat loivat loogisen kvanttiprosessorin
18.01.2024Kvanttilomittuminen ja topologia ovat erottamattomia
17.01.2024Tutkimus tasoittaa tietä paremmille metalliakuille
16.01.2024Ihmisen kuulojärjestelmä mallina yksijohtimiselle anturiryhmälle
15.01.2024Todennäköisyyspohjaisia tietokoneita ja tekoälyä
13.01.2024Valo välittää dataa sata kertaa nopeammin kuin Wi-Fi
12.01.2024More than Moore -konsepti
11.01.2024Korkeamman lämpötilan suprajohteiden kytkentää
10.01.2024Hiili tehostaa 2D-elektroniikkaa
09.01.2024Stokastista synkronia salaukseen ja neuroneille
08.01.2024Polymeeristä syntyy katalyyttikide
06.01.2024Kuupölystä aurinkokennoja
05.01.2024Kvanttipisteisiä aurinkosähkökennoja
04.01.2024Plasmoneita ja tekoälyä terahertsitutkimuksiin
03.01.2024Vetyä ja polymeeriä akkuihin
02.01.2024Aivomainen transistori jäljittelee ihmisen älykkyyttä
01.01.2024Yhdistetty "kilparata" mahdollistaa uuden optisen laitteen
29.12.2023Liukuvaa ferrosähköisyyttä ja timantteja
28.12.2023Magneto-optista materiaalia pii-integrointiin
27.12.2023Kvanttipisteanturi ei tarvitse ulkoista teholähdettä
22.12.2023Sähköistävä parannus kuparin johtavuuteen
21.12.2023Yksittäisestä 2D-materiaalista suprajohtava liitos
20.12.2023Nanoresonaattorit avaavat tietä kvanttiverkoille
19.12.2023Metapinta-antenni 6G:lle ja meta-atomeja
18.12.2023Atomintarkkaa 2D-materiaalien integrointia
16.12.2023Kvanttiakuissa rikotaan kausaliteetti
15.12.2023Hierarkkinen generatiivinen mallinnus autonomisille roboteille
14.12.2023Uusi näkemys moniarvoisten akkujen suunnitteluun
13.12.2023Optisella langattomalla ei ehkä enää ole esteitä
13.12.2023Fyysikot kvanttilomittavat yksittäisiä molekyylejä
12.12.2023Edullista tribosähköä ja aurinkokenno puumateriaalista
08.12.20232D-materiaaleista 3D-elektroniikkaa tekoälylaitteistoihin
07.12.2023Fotonikomponentteja RF-signaalin käsittelyyn
06.12.2023Elektromagnoniikasta uusi tiedonkäsittelyn alusta
05.12.2023Uusi alusta kvantti-informaation käsittelyyn
04.12.2023Lämpöä voidaan käyttää laskentaan
01.12.2023Askel biologian ja mikroelektroniikan integroinnille
30.11.2023Josephson-liitosten käyttö supravirran ohjaamiseen
29.11.2023Mikrotekniikkaa ja molekyylikemiaa aurinkokennoille
28.11.2023Materiaalien kehittelyä koneoppisella
27.11.2023Kaksiulotteisia magneetteja tietotekniikalle
25.11.2023Uusi jäähdytysmekanismi jääkaapeille ja jäähdytyslaitteille
24.11.2023Vangita elektroneja 3D-kiteeseen

Näytä lisää »