Ultraohuet kupariset virrankeräimet parantavat akun suorituskykyä

Sähköajoneuvojen, kannettavien laitteiden ja älykkäiden verkkojen laajentuessa edelleen, korkean energiatiheyden akkujen kysyntä sen kun kasvaa.

Vaikka kupariset virrankeräimet ovat kriittisiä akun toiminnalle, ne vaikuttavat suuresti näiden järjestelmien kokonaispainoon ja kustannuksiin, mikä rajoittaa energian varastointitekniikan kehitystä.

Nykyiset menetelmät painon vähentämiseksi johtavat usein heikentyneeseen mekaaniseen lujuuteen tai huonoon skaalautumiseen. Tämä luo painetta innovatiivisille, skaalautuville ratkaisuille kevyiden ja tehokkaiden virrankerääjien luomiseksi.

Michigan State Universityn tutkimusryhmä on tehnyt aiheessa merkittävän läpimurron. Edistyksellisen kemiallisen pinnoitusmenetelmän avulla he valmistivat ultrakevyitä kuparisia virrankerääjiä polymeerirakenteelle, mikä pienensi niiden painoa 70 % verrattuna perinteisiin kuparikalvoihin.

Uusi ratkaisu säilyttää poikkeuksellisen mekaanisen lujuuden ja sähkökemiallisen suorituskyvyn, mikä tarjoaa kustannustehokkaan ja skaalautuvan tavan lisätä energiatiheyttä litiumioniakuissa ilman, että nykyiseen akkukemiaan tarvitsee tehdä muutoksia.

Innovatiivinen tekniikka käsittää kuparin pinnoittamisen 5 μm:n polyeteenirakenteelle, jolloin saadaan aikaan virrankeräin, jonka pinta-alamassa on vain 1,72 mg/cm² – 68 % pienempi kuin standardivaihtoehdot.

Tämä ultraohut, ultrakevyt rakenne lisää kennotason energiatiheyttä 5–10 % samalla, kun se säilyttää tilavuuden energiatiheyden.

Lisätestit osoittivat, että kerääjillä on erinomainen lämpöstabiilisuus ja vetolujuus, jotka ovat verrattavissa perinteisiin kalvoihin.

Näillä kollektoreilla varustetut akut osoittivat parempaa työjaksotehoa ja parempaa energiatehokkuutta, mikä korostaa materiaalin valmiutta teolliseen käyttöön.

Tämän menetelmän yksinkertaisuus ja skaalautuvuus tarjoavat käytännöllisen tavan integroida olemassa oleviin tuotantoprosesseihin.

"Virrankeräinten painon ja paksuuden vähentäminen on pitkään ollut pullonkaula akkuteknologian edistämisessä", selitti tutkimuksen johtava tutkija tohtori Chengcheng Fang. "Tämä ratkaisu ei ainoastaan vastaa näihin haasteisiin, vaan tarjoaa myös skaalautuvan ja kustannustehokkaan tavan nostaa energian varastointijärjestelmät uusiin korkeuksiin."

Aiheesta aiemmin:

Kohti anoditonta kiintoaineakkua

Rakenneakku ohentaa ja keventää laitteita