Képzeljen el egy mobiltelefont, amely több mint egy hétig tölti, majd 15 perc alatt töltődik. Fantasztikus? De a Northwestern Egyetem (Evanston, Illinois, USA) tudósai új tanulmányának köszönhetően valósággá válhat. Egy mérnökcsapat kifejlesztett egy elektródát a lítium-ion újratölthető akkumulátorokhoz (amelyeket a legtöbb mobiltelefonban használnak), amely tízszeresére növelte energiakapacitásukat. A kellemes meglepetések nem korlátozódnak erre - az új akkumulátoros készülékek 10-szer gyorsabban képesek tölteni, mint a jelenlegiek.

A létező technológiák által az energiakapacitásra és az akkumulátor töltési sebességére vonatkozó korlátok leküzdésére a tudósok két különböző vegyészmérnöki megközelítést alkalmaztak. Az így kapott akkumulátor nemcsak a kisméretű elektronikai eszközök (például telefonok és laptopok) üzemidejét fogja meghosszabbítani, hanem utat nyit az elektromos járművek hatékonyabb és kompaktabb akkumulátorainak fejlesztése előtt is.

"Megtaláltuk a módját, hogy az új lítium-ion akkumulátor retenciós idejét tízszeresére növeljük" - mondta Harold H. Kung professzor, a tanulmány egyik vezető szerzője. "Még 150 töltés/kisütés után is, ami legalább egy éves működést jelent, továbbra is ötször hatékonyabb, mint a ma piacon lévő lítium-ion akkumulátorok."

A lítium-ion akkumulátor működése olyan kémiai reakción alapul, amelyben a lítium-ionok az anód és az akkumulátor ellentétes végein elhelyezett katód között mozognak. Az akkumulátor működése során a lítium-ionok az anódról az elektroliton keresztül a katódra vándorolnak. Töltéskor irányuk megfordul. A jelenleg meglévő akkumulátoroknak két fontos korlátja van. Energiakapacitásukat – vagyis azt az időt, ameddig az akkumulátor töltést képes tartani – korlátozza a töltéssűrűség, illetve az, hogy hány lítium-ion fér el az anódon vagy a katódon. Ugyanakkor az ilyen akkumulátor töltési sebességét korlátozza az a sebesség, amellyel a lítium-ionok az elektroliton keresztül az anódhoz tudnak eljutni.

A jelenlegi újratölthető akkumulátorokban egy sok grafénlapból álló anód hat szénatomonként (amelyből a grafén áll) csak egy lítiumot tartalmazhat. Az akkumulátorok energiakapacitásának növelése érdekében a tudósok már kísérleteztek a szén szilíciummal való helyettesítésével, amely sokkal több lítiumot képes tárolni: minden egyes szilíciumatomhoz négy lítium atom jut. A töltés során azonban a szilícium erősen kitágul és összehúzódik, ami az anódanyag széttöredezését, és ennek következtében az akkumulátor töltési kapacitásának gyors csökkenését okozza.

Az akkumulátor alacsony töltési sebességét jelenleg a grafénlapok alakja magyarázza: a vastagsághoz képest (csak egy atomot alkotva) a hosszuk túl nagynak bizonyul. A töltés során a lítium-ionnak a grafénlapok külső széleiig kell eljutnia, majd át kell haladnia közöttük, és valahol belül meg kell állnia. Mivel sok időbe telik, amíg a lítium eléri a grafénlap közepét, a szélein valami ionelakadásszerű jelenség figyelhető meg.

Mint már említettük, Kuong kutatócsoportja mindkét problémát két különböző technológia alkalmazásával megoldotta. Először is, hogy biztosítsák a szilícium stabilitását és így fenntartsák az akkumulátor maximális töltési kapacitását, szilícium klasztereket helyeztek el a grafénlapok között. Ez lehetővé tette az elektródában lévő lítium-ionok számának növelését, miközben egyidejűleg a grafénlapok rugalmasságát felhasználva figyelembe vették a szilícium térfogatának változásait az akkumulátor töltése/kisütése során.

„Most mindkét madarat egy csapásra megöljük” – mondja Kung. „A szilíciumnak köszönhetően nagyobb energiasűrűséget kapunk, a rétegbeillesztés pedig csökkenti a szilícium tágulása és összehúzódása miatti teljesítményveszteséget. Maga a szilícium még a szilícium klaszterek megsemmisülése esetén sem fog máshová eljutni."

Ezenkívül a kutatók a kémiai oxidációs eljárást felhasználva miniatűr (10-20 nanométeres) lyukakat hoztak létre a grafénlapokon („síkhibák”), amelyek „gyors hozzáférést” biztosítanak a lítium-ionoknak az anód belsejéhez. majd a szilíciummal való reakció eredményeként benne tárolva. Ez 10-szeresére csökkentette az akkumulátor töltéséhez szükséges időt.

Eddig az akkumulátor teljesítményének optimalizálására tett erőfeszítések az egyik összetevőjükre – az anódra – összpontosult. A kutatás következő szakaszában a tudósok azt tervezik, hogy ugyanebből a célból tanulmányozzák a katód változásait. Emellett az elektrolitrendszert is módosítani kívánják, hogy az akkumulátor magas hőmérsékleten automatikusan (és reverzibilisen) le tudjon kapcsolni - egy hasonló védőmechanizmus jól jöhet az elektromos járművek akkumulátorainak használatakor.

A fejlesztők szerint jelenlegi formájában az új technológia a következő három-öt éven belül piacra kerülne. Az "Advanced Energy Materials" folyóiratban megjelent egy cikk az új akkumulátorok kutatásának és fejlesztésének eredményeiről.

A 90-es évek elején jelentős lépés történt az akkumulátortechnológiában - a lítium-ion energiatároló eszközök feltalálása. Így láthattuk az okostelefonokat, sőt az elektromos járműveket is abban a formában, ahogy most vannak, de azóta ezen a téren nem találtak fel semmi komolyat, az elektronikában máig használják ezt a típust.

Valamikor a megnövelt kapacitású, "memóriaeffektus" hiányával rendelkező Li-ion akkumulátorok valóban áttörést jelentettek a technológiában, de mára már nem bírják a megnövekedett terhelést. Egyre több az okostelefon új, hasznos funkcióival, amelyek végső soron növelik az akkumulátor terhelését. Ugyanakkor az ilyen akkumulátorokkal felszerelt elektromos járművek még mindig túl drágák és nem hatékonyak.

Ahhoz, hogy az okostelefonok hosszú ideig működjenek és kis méretűek maradjanak, új akkumulátorokra van szükség.

Folyékony elektróda akkumulátorok

A hagyományos akkumulátorok problémáinak megoldására tett egyik érdekes próbálkozás a folyékony elektrolitos "flow" akkumulátorok kifejlesztése. Az ilyen akkumulátorok működési elve két töltött folyadék kölcsönhatásán alapul, amelyeket szivattyúk hajtanak meg egy cellán keresztül, ahol elektromos áram keletkezik. Ebben a cellában a folyadékok nem keverednek, hanem egy membrán választja el őket, amelyen a töltött részecskék áthaladnak, akárcsak egy hagyományos akkumulátorban.

Az akkumulátor a szokásos módon tölthető, vagy új, feltöltött elektrolittal tölthető fel, ebben az esetben a művelet mindössze pár percet vesz igénybe, mintha benzint töltenének a benzintartályba. Ez a módszer elsősorban autóra alkalmas, de hasznos elektronika esetében is.

Nátrium akkumulátorok

A lítium-ion akkumulátorok fő hátránya a magas anyagköltség, a kisütési-töltési ciklusok viszonylag kis száma és a tűzveszély. Ezért a tudósok már régóta próbálják javítani ezt a technológiát.

Németországban most folyik a munka a nátrium-akkumulátorokon, amelyeknek tartósabbá, olcsóbbá és nagyobb kapacitásúvá kell válniuk. Az új akkumulátor elektródái különböző rétegekből kerülnek összeállításra, ami lehetővé teszi az akkumulátor gyors feltöltését. Jelenleg egy megbízhatóbb elektródakialakítás keresése folyik, ami után lehet majd eldönteni, hogy ez a technológia gyártásba kerül-e, vagy valami más fejlesztés lesz jobb.

Lítium kén akkumulátorok

Egy másik új fejlesztés a lítium-kén akkumulátorok. Ezekben az akkumulátorokban a tervek szerint kénkatódot alkalmaznak, ami az akkumulátor költségének jelentős csökkenését jelenti. Ezek az akkumulátorok már magas készültségi állapotban vannak, és hamarosan sorozatgyártásba kerülhetnek.

Elméletileg a lítium-kén akkumulátorok nagyobb energiakapacitást tudnak elérni, mint a lítium-ion akkumulátorok, amelyek már elérték a határukat. Nagyon fontos, hogy a lítium-kén akkumulátorok teljesen lemeríthetők és memóriahatás nélkül, teljesen lemerült állapotban korlátlan ideig tárolhatók. A kén az olajfinomítás másodlagos terméke, az új akkumulátorok nem tartalmaznak nehézfémeket (nikkelt és kobaltot), az akkumulátorok új összetétele környezetbarátabb lesz, az akkumulátorok pedig könnyebben ártalmatlaníthatóak lesznek.

Hamarosan kiderül, melyik technológia lesz a legígéretesebb és váltja fel az elöregedett lítium-ion akkumulátorokat.

Addig is meghívjuk Önt, hogy ismerkedjen meg a népszerű szakmával.

A modern lítium-ion akkumulátorok fajlagos energiafogyasztása eléri a 200 W * h / kg-ot. Átlagosan ez csak 150 kilométerre elegendő újratöltés nélkül, ami nem hasonlítható össze a hagyományos belső égésű motorral szerelt autók egy tankolásánál megtett kilométerrel. Ahhoz, hogy az elektromos járművek általánossá váljanak, hasonló futásteljesítménnyel kell rendelkezniük. Ehhez az akkumulátorok fajlagos energiakapacitását legalább 350-400 W * h / kg-ra kell elérni. Az alábbiakban ismertetett ígéretes akkumulátortípusok képesek lesznek ezt biztosítani, bár minden esetben akadnak "de".

A lítium-kén akkumulátorokat nagy fajlagos kapacitás jellemzi, ami annak a következménye, hogy egy kémiai reakció során minden molekula nem egy, hanem két szabad elektront ad fel. Elméleti fajlagos energiájuk 2600 W * h/kg. Ráadásul az ilyen akkumulátorok lényegesen olcsóbbak és biztonságosabbak, mint a lítium-ion akkumulátorok.

Az alap Li-S akkumulátor egy lítium anódból, egy szén kén katódból és egy elektrolitból áll, amelyen a lítiumionok áthaladnak. A kisülés során kémiai reakció játszódik le, melynek során az anód lítiumja lítium-szulfiddá alakul, amely a katódon rakódik le. Az akkumulátor feszültsége 1,7 és 2,5 V között van, az akkumulátor lemerülésétől függően. A reakció során keletkező lítium-poliszulfidok befolyásolják az akkumulátor feszültségét.

Az akkumulátorban zajló kémiai reakció számos negatív mellékhatással jár. Amikor a katód kén elnyeli az elektrolitból a lítium-ionokat, lítium-szulfid Li 2 S képződik, amely lerakódik a katódon. Ugyanakkor a térfogata 76%-kal nő. A töltés során fordított reakció lép fel, ami a katód méretének csökkenéséhez vezet. Ennek eredményeként a katód jelentős mechanikai túlterhelésnek van kitéve, ami károsodásához és az áramkollektorral való kapcsolat elvesztéséhez vezet. Ezenkívül a Li 2 S rontja a katódban a kén és a szén közötti elektromos érintkezést (az elektronok mozgásának útját), és megakadályozza a lítium-ionok áramlását a kén felületére.

További probléma, hogy a kén és a lítium reakciója során a Li 2 S nem azonnal képződik, hanem átalakulások sorozatával, amelyek során poliszulfidok keletkeznek (Li 2 S 8, Li 2 S 6 stb.) . De ha a kén és a Li 2 S nem oldódik az elektrolitban, akkor a poliszulfidok éppen ellenkezőleg, feloldódnak. Ez a katódon lévő kén mennyiségének fokozatos csökkenéséhez vezet. Egy másik kellemetlenség a lítium anód felületén az érdesség megjelenése a nagy kisülési és töltőáramok áthaladása során. Mindez együttesen oda vezetett, hogy egy ilyen akkumulátor legfeljebb 50-60 kisütési-töltési ciklust bírt ki, és alkalmatlanná tette a gyakorlati használatra.

Azonban a legújabb fejlemények az amerikaiak a National Laboratory. Lawrence a Berkeley-ben képes volt leküzdeni ezeket a hiányosságokat. Egyedülálló nanokompozit anyagból (grafén és kén-oxid) katódot készítettek, melynek integritását rugalmas polimer bevonattal tartják fenn. Ezért a katód méretének változása a kisülési töltés során nem vezet a tönkremenetelhez. Egy felületaktív anyagot (felületaktív anyagot) használnak a kén kioldódás elleni védelmére. Mivel a felületaktív anyag kationos (azaz vonzza a kénréteg felületét), nem akadályozza meg a lítium-anionok kénnel való reakcióját, de nem engedi, hogy az ilyenkor keletkező poliszulfidok feloldódjanak az elektrolitban, így a rétege alatt maradjanak. Kifejlesztettek egy új, ionos folyadék alapú elektrolitot is, amelyben a poliszulfidok nem oldódnak. Ionos folyadék és sokkal biztonságosabb - nem ég és alig párolog.

A leírt újítások eredményeként az akkumulátor teljesítménye jelentősen megnő. Kezdeti fajlagos energiája 500 W * h/kg, ami több mint kétszerese a Li-ion akkumulátorokénak. 1500 20 órás kisütési-töltési ciklus után (C = 0,05) fajlagos energiája egy friss Li-ion akkumulátor szintjére csökkent. 1500 1 órás ciklus után (C = 1) a csökkenés 40-50%-os volt, de az akkumulátor még működött. Amikor az akkumulátort nagy teljesítményen, 10 perces kisütési-töltési ciklusnak vetették alá (C = 6), 150 ilyen ciklus után is meghaladta a fajlagos energiája egy friss Li-ion akkumulátorét.

Az ilyen Li-S akkumulátor becsült ára nem haladja meg a 100 dollárt minden kWh kapacitásért. A Berkeley kutatócsoport által javasolt újítások közül sok felhasználható a meglévő Li-ion akkumulátorok fejlesztésére. A praktikus LiS akkumulátor kialakítás elkészítéséhez a fejlesztők olyan partnereket keresnek, akik finanszírozzák az akkumulátor végső fejlesztését.

Lítium-titanát akkumulátorok

A modern lítium-ion akkumulátorok legnagyobb problémája az alacsony hatásfok, elsősorban amiatt, hogy az energiatároló anyagok csak az akkumulátor térfogatának 25%-át foglalják el. A fennmaradó 75% inert anyagok: ház, vezetőképes fólia, ragasztó stb. Emiatt a modern akkumulátorok túl terjedelmesek és drágák. Az új technológia jelentős mértékben csökkenti a „hulladék” anyagok mennyiségét az akkumulátorok tervezésében.

A legújabb lítium-titanát akkumulátorok segítettek leküzdeni a Li-ion akkumulátorok másik hátrányát - a törékenységüket és az újratöltési idejüket. A kutatás során kiderült, hogy nagy áramerősségű töltéskor a lítium-ionok kénytelenek "gázolni" a grafit mikrolemezek között, ezáltal fokozatosan tönkreteszik az elektródákat. Ezért az elektródákban a grafitot lítium-titanát nanorészecskék szerkezete váltotta fel. Nem zavarják az ionok mozgását, ami végül az élettartam fantasztikus növekedéséhez vezetett - több mint 15 000 ciklus 12 év alatt! A töltési idő 6-8 óráról 10-15 percre csökken. További előnyök a termikus stabilitás és a kisebb toxicitás.

Szakértők becslése szerint az új akkumulátorok energiasűrűsége kétszer akkora lesz, mint a jelenleg elérhető legjobb lítium-ion akkumulátoroké. Így az elektromos autó állandó hatótávolságával az akkumulátora könnyebb lesz, ugyanakkora tömeg mellett pedig jelentősen megnő a hatótáv. Ha sikerül gyártásba állítani az új akkumulátort, akkor a kompakt elektromos járművek (amelyek nem szerelhetők fel nagy, nehéz akkumulátorral) futásteljesítménye átlagosan 150 km-ről 300 km-re nő egy feltöltéssel. Ugyanakkor az új akkumulátorok fele a jelenlegiek árai lesznek - csak 250 dollár kW / h.

Lítium levegős akkumulátorok

A technológia nem áll meg, és a tudósok már dolgoznak a lítium-levegő (LiO 2) akkumulátor praktikus kialakításán. Elméleti energiakapacitása 8-10-szer nagyobb, mint a lítium-ioné. Az akkumulátor súlyának csökkentése, kapacitásának megőrzése vagy akár növelése érdekében a tudósok radikális megoldást javasoltak - a hagyományos katód elutasítását: a lítium közvetlenül kölcsönhatásba lép a levegő oxigénjével. A katalitikus levegőkatódnak köszönhetően várhatóan nem csak az akkumulátor energiakapacitása nő, hanem a térfogata és tömege is közel ugyanennyivel csökken.

A tömeggyártáshoz a lítium-levegő technológia számos műszaki és tudományos probléma megoldását igényli, beleértve egy hatékony katalizátor, egy lítium anód és egy stabil szilárd elektrolit létrehozását, amely alacsony hőmérsékleten (-50 C-ig) képes működni. Ezen túlmenően ki kell dolgozni egy technikát a katalizátor katódfelületre történő felvitelére, egy olyan membrán létrehozására, amely megakadályozza az oxigén behatolását a lítium-anódba, valamint módszereket kell kidolgozni speciális porózus elektródák előállítására.

• Fordítás

Az elmúlt években gyakran hallottunk arról, hogy majdnem - és az emberiség olyan akkumulátorokat kap, amelyek hetekig, sőt hónapokig képesek ellátni kütyüinket, miközben nagyon kompaktak és gyorsan tölthetők. De a dolgok még mindig ott vannak. Miért nem jelentek meg még hatékonyabb akkumulátorok, és milyen fejlesztések vannak a világon, olvassa el a kivágás alatt.

Manapság számos induló vállalkozás közel áll ahhoz, hogy biztonságos, kompakt akkumulátorokat hozzon létre, amelyek energiatárolási költsége körülbelül 100 dollár kWh-nként. Ezzel megoldódna a 24 órás áramellátás és sok esetben megújuló energiaforrásokra való átállás, egyben csökkenne az elektromos járművek tömege és költsége.

Mindezek a fejlesztések azonban rendkívül lassan közelítenek a kereskedelmi szinthez, ami nem teszi lehetővé a fosszilis tüzelőanyagokról a megújuló forrásokra való átállás felgyorsítását. Még a merész ígéreteket szerető Elon Musk is kénytelen volt elismerni, hogy autóipari részlege fokozatosan fejleszti a lítium-ion akkumulátorokat, nem pedig áttörő technológiákat hoz létre.

Sok fejlesztő úgy véli, hogy a jövőbeni akkumulátorok alakja, szerkezete és kémiai összetétele teljesen más lesz, mint a lítium-ion, amely az elmúlt évtizedben számos piacról kiszorított más technológiákat.

A SolidEnergy Systems alapítója, Qichao Hu, aki tíz éve fejleszt lítium-fém akkumulátort (az anód fém, nem grafit, mint a hagyományos lítium-ionban), azzal érvel, hogy az új energiatárolási technológiák létrehozásának fő problémája hogy bármelyik paraméter javulásával a többi romlik. Ráadásul ma már annyi olyan fejlesztés létezik, amelyek szerzői hangosan hangoztatják felsőbbrendűségüket, hogy a startupoknak nagyon nehéz meggyőzni a potenciális befektetőket, és elegendő forrást szerezni a kutatás folytatásához.

Bioo töltő

Ez az eszköz egy speciális növényi cserép formájában van, amely a fotoszintézis energiáját használja mobil kütyük töltésére. Ráadásul már eladó is. A készülék napi két-három töltést tud biztosítani 3,5 V feszültséggel és 0,5 A áramerősséggel. Az edényben lévő szerves anyagok kölcsönhatásba lépnek a vízzel és a fotoszintézis reakció termékeivel, így elegendő energia nyerhető okostelefonok és táblagépek töltése.

Képzeljen el egy egész ligetet, amelyben minden fát egy ilyen eszköz fölé ültetnek, csak nagyobbak és erősebbek. Ez „ingyenes” energiával látja el a környező otthonokat, és nyomós indok lesz az erdők erdőirtás elleni védelmére.

Elemek arany nanoszálakkal

Az Irvine-i Kaliforniai Egyetem olyan nanovezetékes akkumulátorokat fejlesztett ki, amelyek több mint 200 000 töltési ciklust képesek kibírni három hónapon keresztül anélkül, hogy a kapacitás romlása jelei mutatkoznának. Ez nagymértékben meghosszabbítja az energiaellátó rendszerek életciklusát a kritikus fontosságú rendszerekben és a fogyasztói elektronikában.

Az emberi hajnál ezerszer vékonyabb nanospecialisták fényes jövőt ígérnek. Fejlesztésük során a tudósok mangán-dioxid burkolatban lévő aranyhuzalokat használtak, amelyeket egy gélszerű elektrolitba helyeztek. Ez megakadályozza a nanovezetékek leépülését minden töltési ciklus során.

Magnézium akkumulátorok

A Toyota azon dolgozik, hogy magnéziumot használjon az akkumulátorokban. Ez lehetővé teszi kisméretű, szorosan csomagolt modulok létrehozását, amelyekhez nincs szükség védőburkolatra. Hosszú távon az ilyen akkumulátorok olcsóbbak és kompaktabbak lehetnek, mint a lítium-ion akkumulátorok. Igaz, ez nem fog hamarosan bekövetkezni. Ha megtörténik.

Szilárdtest akkumulátorok

A hagyományos lítium-ion akkumulátorok folyékony, gyúlékony elektrolitot használnak a feltöltött részecskék elektródák közötti szállítására, fokozatosan tönkretéve az akkumulátort.

Ettől a hátránytól megfosztják őket szilárd állapot lítium-ion akkumulátorok, amelyeket ma az egyik legígéretesebbnek tartanak. Különösen a Toyota fejlesztői publikáltak egy tudományos cikket, amelyben leírták szulfid szuperionos vezetőkkel végzett kísérleteiket. Ha sikerül, akkor szuperkondenzátorok szintjén akkumulátorokat hoznak létre - mindössze hét perc alatt teljesen feltöltődnek vagy lemerülnek. Ideális elektromos járművekhez. És a szilárdtest-szerkezetnek köszönhetően az ilyen akkumulátorok sokkal stabilabbak és biztonságosabbak, mint a modern lítium-ion akkumulátorok. Működési hőmérsékleti tartományuk is bővül -30 és +100 Celsius fok között.

A Massachusetts Institute of Technology tudósai a Samsunggal együttműködve olyan szilárdtest akkumulátorokat is kifejlesztettek, amelyek teljesítménye meghaladja a mai lítium-ion akkumulátorokat. Biztonságosabbak, energiafogyasztásuk 20-30%-kal magasabb, emellett több százezer töltési ciklust is kibírnak. Ráadásul nem tűzveszélyesek.

Üzemanyagcellák

Az üzemanyagcellák fejlesztése azt eredményezheti, hogy az okostelefonokat hetente egyszer töltik fel, a drónokat pedig egy óránál tovább repülhetik. A Pohangi Tudományos és Technológiai Egyetem (Dél-Korea) tudósai létrehoztak egy cellát, amelyben porózus, rozsdamentes acél elemeket vékonyréteg-elektrolittal és minimális hőkapacitású elektródákat kombinálnak. A kialakítás megbízhatóbbnak bizonyult, mint a lítium-ion akkumulátorok, és tovább tartanak, mint azok. Elképzelhető, hogy kereskedelmi termékekben, elsősorban Samsung okostelefonokban valósul meg a fejlesztés.

Grafén autó akkumulátorok

Sok szakértő úgy véli, hogy a jövő a grafén akkumulátoroké. A Graphenano kifejlesztette a Grabat akkumulátort, amely akár 800 km-es hatótávolságot biztosít egy elektromos jármű számára. A fejlesztők azt állítják, hogy az akkumulátor néhány perc alatt feltölthető - a töltési / kisütési sebesség 33-szor gyorsabb, mint a lítium-ion akkumulátoroké. A gyors kisütés különösen fontos az elektromos járművek nagy gyorsulási dinamikájának biztosítása érdekében.

A 2,3 voltos Grabat kapacitása óriási: körülbelül 1000 Wh / kg. Összehasonlításképpen, a lítium-ion akkumulátorok legjobb példáinak szintje 180 Wh / kg.

Lézerrel gyártott mikro-szuperkondenzátorok

A Rice Egyetem tudósai előrehaladást értek el a mikro-szuperkondenzátorok fejlesztésében. A technológia egyik fő hátránya a magas gyártási költség, de a lézer alkalmazása jelentős költségcsökkenést eredményezhet. A kondenzátorok elektródáit műanyag lapból lézerrel vágják ki, ami nagymértékben csökkenti a gyártás munkaintenzitását. Ezek az akkumulátorok 50-szer gyorsabban töltenek, mint a lítium-ion akkumulátorok, és lassabban merítenek, mint a manapság használt szuperkondenzátorok. Ráadásul megbízhatóak, a kísérletek során 10 ezer hajlítás után is tovább működtek.

Nátrium-ion akkumulátorok

Az RS2E francia kutatók és cégek egy csoportja nátrium-ion laptop akkumulátorokat fejlesztett ki, amelyek normál sót használnak. A működés elvét és a gyártási folyamatot titokban tartják. Egy 6,5 centiméteres akkumulátor kapacitása 90 Wh/kg, ami a tömeges lítium-ion akkumulátorokéhoz hasonlítható, de legfeljebb 2 ezer töltési ciklust bír ki.

Hab akkumulátorok

Az energiatárolási technológiák fejlődésének másik irányzata a háromdimenziós szerkezetek létrehozása. A Prieto különösen fémhab (réz) alapú akkumulátort hozott létre. Nincs gyúlékony elektrolit, egy ilyen akkumulátornak hosszú az erőforrása, gyorsabban töltődik, a sűrűsége ötször nagyobb, ráadásul olcsóbb és kisebb is, mint a modern akkumulátorok. Prieto azt reméli, hogy először a hordható elektronikában vezeti be fejlesztését, de azzal érvel, hogy a technológia szélesebb körben is elterjedhet: okostelefonokban, sőt autókban is használható.

Nagy kapacitású gyorstöltő "nano-yolk"

A Massachusetts Institute of Technology másik fejlesztése - nanorészecskék akkumulátorokhoz: titán-dioxidból készült üreges héj, amiben (mint a tojás sárgája) alumíniumporból, kénsavból és titán-oxiszulfátból készült töltőanyag található. A töltőanyag méretei a héjtól függetlenül változtathatók. Az ilyen részecskék használata lehetővé tette a modern akkumulátorok kapacitásának megháromszorozását, és a teljes töltés időtartama hat percre csökkent. Az akkumulátor leromlási sebessége is csökkent. Cseresznye a tortán – alacsony előállítási költség és könnyű méretezés.

Ultragyorsan tölthető alumínium-ion akkumulátor

A Stanford kifejlesztett egy alumínium-ion akkumulátort, amely körülbelül egy perc alatt teljesen feltöltődik. Ebben az esetben maga az akkumulátor rendelkezik némi rugalmassággal. A fő probléma az, hogy a fajlagos kapacitás körülbelül fele a lítium-ion akkumulátorokénak. Bár a töltési sebesség miatt ez nem olyan kritikus.

Alfa akkumulátor - két hét a vízen

Ha a Fuji Pigmentnek sikerül tökéletesítenie Alfa akkumulátorát, akkor az energiahordozók megjelenését láthatjuk, amelyek kapacitása 40-szerese a lítium-ion kapacitásának. Ráadásul az akkumulátor újratölthető vízzel feltöltve sima vagy sózott. A fejlesztők szerint az Alfa akár két hétig is képes lesz dolgozni egyetlen töltéssel. Talán az első ilyen akkumulátorok megjelennek az elektromos járműveken. Képzelj el egy benzinkutat, ahova mész vizet hozni.

Papírszerűen összehajtható elemek

uBeam – levegőn keresztüli töltés

Az uBeam egy érdekes koncepció az energia mobileszközre ultrahang segítségével történő továbbítására. A töltő ultrahanghullámokat bocsát ki, amelyeket a kütyü vevőegysége rögzít, és elektromos árammá alakít át. A találmány nyilvánvalóan a piezoelektromos hatáson alapul: a vevő ultrahang hatására rezonál, rezgései energiát generálnak.

A londoni Queen Mary Egyetem tudósai hasonló utat jártak be. Megalkották egy okostelefon prototípusát, amely egyszerűen külső zajokra, köztük az emberek hangjára töltődik.

StoreDot

A StoreDot töltőt a Tel Aviv Egyetem startupja fejlesztette ki. A laboratóriumi minta 30 másodperc alatt tudta feltölteni a Samsung Galaxy 4 akkumulátorát. A jelentések szerint az eszköz peptidekből készült szerves félvezetőkön alapul. 2017 végén egy zsebakkumulátor kerülhet a kereskedelmi forgalomba, amely öt perc alatt képes okostelefonokat tölteni.

Átlátszó napelem

Az Alcatel kifejlesztett egy átlátszó napelem prototípusát, amely a képernyő tetejére illeszkedik, így a telefon egyszerűen a napon történő elhelyezésével tölthető. Természetesen a koncepció nem tökéletes a betekintési szögek és a töltési teljesítmény tekintetében. De az ötlet gyönyörű.

Egy évvel később, 2014-ben a Tag Heuer bejelentette Tag Heuer Meridiist Infinite bemutatótelefonjának új verzióját, amelynek a külső üveg és maga a kijelző között egy átlátszó napelem lett volna. Igaz, nem világos, hogy gyártásba került-e.

Címkék: Címkék hozzáadása

Tekintsük a legelső áramforrást, amelyet Volta talált fel, és a Galvani nevet kapta.

A kizárólag redox reakció áramforrásként szolgálhat bármely akkumulátorban. Valójában ez két reakció: egy atom oxidálódik, amikor elveszít egy elektront. Az elektron befogadását helyreállításnak nevezzük. Vagyis a redoxreakció két ponton megy végbe: ahol és ahol az elektronok áramlanak.

Két fémet (elektródát) merítenek kénsavsóik vizes oldatába. Az egyik elektróda féme oxidálódik, a másik redukálódik. A reakció oka, hogy az egyik elektróda elemei erősebben vonzzák az elektronokat, mint a másik elemei. Egy pár Zn-Cu fémelektródában a réz ionja (nem semleges vegyület) nagyobb mértékben képes elektronokat vonzani, ezért ha van rá lehetőség, az elektron egy erősebb gazdaszervezethez kerül, és a cinkion kiszakad. savas oldattal elektrolitba (valamilyen ionvezető anyag) kerül ki. Az elektronok átvitele egy vezető mentén, külső elektromos hálózaton keresztül történik. A negatív töltés ellenkező irányú mozgásával párhuzamosan pozitív töltésű ionok (anionok) mozognak az elektroliton (lásd a videót)

A Li-iont megelőző összes CIT-ben az elektrolit aktív résztvevője a folyamatban lévő reakcióknak
lásd az ólom-savas akkumulátor működési elvét

Galvani hiba

Az elektrolit egyben áramvezető is, csak a második típusú, amelyben az ionok hajtják végre a töltés mozgását. Az emberi test egy ilyen vezető, és az izmok összehúzódnak az anionok és kationok mozgása miatt.
Tehát L. Galvani véletlenül összekapcsolt két elektródát egy természetes elektroliton - egy előkészített békán keresztül.

HIT jellemzők

Kapacitás - az elektronok száma (elektromos töltés), amely áthaladhat a csatlakoztatott eszközön, amíg az akkumulátor teljesen le nem merül [Q] ill.
A teljes akkumulátor kapacitását a katód és az anód kapacitása határozza meg: hány elektront tud adni az anód és hány elektront tud fogadni a katód. Természetesen a korlátozó a két tartály közül a kisebb lesz.

Feszültség - potenciál különbség. energiakarakterisztika, amely megmutatja, hogy egy egységnyi töltés milyen energiát ad le, amikor az anódról a katódra megy.

Az energia az a munka, amelyet egy adott HIT-en el lehet végezni, amíg az teljesen le nem merül [J] ill
Teljesítmény - az energiafelszabadulás vagy munkaidő egységenkénti sebessége
Tartósság ill Coulomb hatékonyság- a kapacitás hány százaléka veszít helyrehozhatatlanul a töltési-kisütési ciklus során.

Az összes jellemzőt elméletileg előrejelzik, azonban számos nehezen figyelembe vehető tényező miatt a legtöbb jellemzőt kísérletileg finomítják. A kémiai összetétel alapján tehát mindegyik ideális esetre jósolható, de a makrostruktúra óriási hatással van mind a kapacitásra, mind a teljesítményre és a tartósságra.

Tehát a tartósság és a kapacitás nagymértékben függ mind a töltési/kisütési sebességtől, mind az elektróda makroszerkezetétől.
Ezért az akkumulátort nem egy paraméter, hanem egy egész készlet jellemzi a különböző üzemmódokhoz. Például az akkumulátor feszültsége (az egységnyi töltés átviteli energiája**) első közelítésként (az anyagkilátások felmérésének szakaszában) megbecsülhető az értékekből ionizációs energiák a hatóanyagok atomjai az oxidáció és a redukció során. De az igazi jelentés a kémiai különbség. potenciálok, amelyek mérésére, valamint a töltés/kisülés görbék felvételére egy tesztelt elektródával és referenciával ellátott tesztcellát szerelnek össze.

Vizes oldat alapú elektrolitokhoz standard hidrogénelektródát használnak. A lítium-ion esetében ez a fém lítium.

* Az ionizációs energia az az energia, amelyet az elektronnak át kell adni ahhoz, hogy megszakítsa az elektron és az atom közötti kötést. Vagyis ellenkező előjellel vesszük a kötési energiát, és a rendszer mindig arra törekszik, hogy minimalizálja a kötés energiáját.
** Egyetlen átvitel energiája - egy elemi töltés átviteli energiája 1,6e-19 [Q] * 1 [V] = 1,6e-19 [J] vagy 1eV (elektronvolt)

Lítium-ion akkumulátorok

<В 80-х годах литий был предложен, как перспективный материал для анода, но ввиду высокой реактивности, и неконтролируемого преобрзования анода цикл за циклом, например, приводящего к росту литиевых ”веток”, достигающих напрямую катода, что приводило к короткому замыканию во вторичных батареях решили отказаться от использования металического лития в пользу соединений лишь вмещающих ионы лития. Свойства вмещать в себя литий у графита уже были описаны. И в 1991 годы Sony выпустила литиевые батарейки с графитовым анодом под ныне общеупотребимым названием Li-ion.
Mint már említettük, a lítium-ion akkumulátorokban az elektrolit közvetlenül nem vesz részt a reakcióban. Hol játszódik le a két fő reakció: az oxidáció és a redukció, és hogyan kiegyenlítődik a töltésegyensúly?
Ezek a reakciók közvetlenül az anódban lévő lítium és a katódszerkezetben lévő fématom között mennek végbe. Ahogy fentebb megjegyeztük, a lítium-ion akkumulátorok megjelenése nem csupán az elektródákhoz használt új vegyületek felfedezését jelenti, hanem a CPS működésének új elvének felfedezését is:
Az anódhoz gyengén kapcsolódó elektron a külső vezető mentén a katódra távozik.
A katódban egy elektron esik a fém pályájára, ami a 4. elektront gyakorlatilag oxigénnel kompenzálja. Most végül a fémelektron kötődik az oxigénhez, és az így létrejövő elektromos tér beszívja a lítium-iont az oxigénrétegek közötti résbe. Így a lítium-ion akkumulátorok óriási energiáját úgy érik el, hogy nem a külső 1,2 elektronok, hanem a mélyebbek visszanyerésével foglalkoznak. Például egy koboltnál a 4. elektron.
A lítium-ionok a katódban tartják a gyenge (körülbelül 10 kJ/mol) kölcsönhatást (van der Waals) a környező oxigénatomok elektronfelhőivel (piros)

A Li a B harmadik eleme, kis atomtömege és kis méretű. Tekintettel arra, hogy a lítium csak a második sor kezdődik, a semleges atom mérete meglehetősen nagy, míg az ion mérete nagyon kicsi, kisebb, mint a hélium és a hidrogénatom mérete, ami gyakorlatilag pótolhatatlanná teszi. a LIB rendszerben. a fentiek másik következménye: a külső elektron (2s1) elhanyagolható kapcsolatban áll az atommaggal, könnyen elveszhet (ez abban nyilvánul meg, hogy a hidrogénelektródához képest a lítium a legkisebb potenciállal P = -3,04V).

A LIB fő összetevői

Elektrolit

A hagyományos akkumulátorokkal ellentétben az elektrolit a szeparátorral együtt közvetlenül nem vesz részt a reakcióban, csak a lítium-ionok szállítását biztosítja, és nem teszi lehetővé az elektronok szállítását.
Elektrolit követelmények:
- jó ionvezetőképesség
- alacsony elektronika
- alacsony költségű
- könnyű súly
- nem mérgező
- AZ ELŐRE BEÁLLÍTOTT FESZÜLTSÉG- ÉS HŐMÉRSÉKLETTARTOMÁNYBAN VALÓ MŰKÖDÉSI KÉPESSÉG
- megakadályozza az elektródák szerkezeti változásait (megakadályozza a kapacitás csökkenését)
Ebben az áttekintésben lehetővé teszem, hogy megkerülje az elektrolitok témáját, amely technikailag nehéz, de témánk szempontjából nem annyira fontos. Főleg a LiFP 6 oldatot használják elektrolitként.
Bár úgy gondolják, hogy az elválasztóval ellátott elektrolit abszolút szigetelő, a valóságban nem ez a helyzet:
A lítium-ion cellákban önkisülési jelenség van. azok. az elektronokkal rendelkező lítium-ion az elektroliton keresztül jut el a katódra. Ezért hosszú távú tárolás esetén tartsa az akkumulátort részlegesen feltöltve.
Hosszabb működési megszakítások esetén az öregedés jelensége is bekövetkezik, amikor a lítiumionokkal egyenletesen telített külön csoportok szabadulnak fel, megsértve a koncentráció egyenletességét és ezáltal csökkentve a teljes kapacitást. Ezért akkumulátor vásárlásakor ellenőriznie kell a megjelenési dátumot

Anódok

Az anódok gyengén kapcsolt elektródák, mind a „vendég” lítium-ionnal, mind a megfelelő elektronnal. Jelenleg fellendülés tapasztalható az anódos lítium-ion akkumulátorok különféle megoldásainak fejlesztésében.
Az anód követelményei

• Magas elektronikus és ionos vezetőképesség (a lítium gyors beépítési/kivonási folyamata)
• Alacsony feszültség tesztelektródával (Li)
• Nagy fajlagos kapacitás
• Az anódszerkezet nagy stabilitása a Coulomb-ért felelős lítium bevezetése és kivonása során

Javítási módszerek:

• Módosítsa az anód anyag szerkezetének makrostruktúráját
• Csökkentse az anyag porozitását
• Válasszon új anyagot.
• Kombinált anyagok alkalmazása
• Javítsa a fázishatár tulajdonságait az elektrolittal.

Általánosságban elmondható, hogy a LIB anódjai 3 csoportra oszthatók aszerint, hogy a lítium hogyan helyezkedik el a szerkezetében:

Az anódok gazdagépek. Grafit

Szinte mindenki emlékezett a középiskolából, hogy a szén szilárd formában két alapvető szerkezetben létezik - grafitban és gyémántban. A két anyag tulajdonságai közötti különbség szembetűnő: az egyik átlátszó, a másik nem. Az egyik szigetelő - egy másik vezető, az egyik levágja az üveget, a másik papíron törlődik. Ennek oka az interatomikus kölcsönhatások eltérő természete.
A gyémánt olyan kristályszerkezet, ahol az sp3 hibridizáció eredményeként atomközi kötések jönnek létre, vagyis minden kötés egyforma - mindhárom 4 elektron σ-kötést képez egy másik atommal.
A grafit sp2 hibridizációval jön létre, ami réteges szerkezetet, és a rétegek közötti gyenge kötést diktál. A lebegő kovalens π-kötés a szén-grafitot kiváló vezetővé teszi
A grafit az első és jelenleg a fő anódanyag, számos előnnyel.
Magas elektronikus vezetőképesség
Magas ionvezetőképesség
Kis térfogati feszültségek lítiumatomok beépülésekor
Alacsony költségű
Az első grafitot az anód anyagaként még 1982-ben S. Basu javasolta, és 1985-ben A. Yoshino lítium-ion cellába helyezte
Eleinte a grafitot természetes formájában használták az elektródában, és kapacitása mindössze 200 mAh / g volt. A kapacitás növelésének fő forrása a grafit minőségének javítása volt (a szerkezet javítása és a szennyeződésektől való tisztítás). A tény az, hogy a grafit tulajdonságai jelentősen eltérnek a makroszerkezetétől függően, és a szerkezetben lévő sok anizotróp szemcse eltérő módon orientált jelenléte jelentősen rontja az anyag diffúziós tulajdonságait. A mérnökök megpróbálták növelni a grafitosítás mértékét, de ennek növelése az elektrolit bomlásához vezetett. Az első megoldás az elektrolittal kevert zúzott, alacsony grafitizált szén alkalmazása volt, amivel az anódkapacitás 280mAh/g-ra nőtt (a technológia még mindig széles körben elterjedt), ezt 1998-ban sikerült leküzdeni az elektrolithoz speciális adalékok bevezetésével, amelyek létrehozzák egy védőréteg az első cikluson (a továbbiakban SEI szilárd elektrolit interfész), amely megakadályozza az elektrolit további bomlását és lehetővé teszi a mesterséges grafit 320 mAh / g használatát. Mára a grafit anód kapacitása elérte a 360 mAh / g-t, a teljes elektróda kapacitása pedig 345 mAh / g és 476 Ah / l.

Reakció: Li 1-x C 6 + Li x ↔ LiC 6

A grafitszerkezet 6 C-onként maximum 1 Li atom befogadására képes, ezért a maximálisan elérhető kapacitás 372 mAh/g (ez nem annyira elméleti, mint inkább általánosan használt adat, hiszen itt a legritkább eset, amikor valami reális meghaladja az elméleti, mert a gyakorlatban a lítium-ionok nemcsak a sejtekben, hanem a grafitszemcsék töréseinél is elhelyezkedhetnek)
1991 óta a grafitelektróda sok változáson ment keresztül, és bizonyos jellemzőiben úgy tűnik mint önálló anyag, elérte a plafonját... A fejlesztés fő terepe a teljesítmény növelése, i.e. Az akkumulátor lemerülési / töltési sebessége. A teljesítmény növelésének feladata egyben a tartósság növelése is, hiszen az anód gyors kisülése/töltése a grafitszerkezet tönkremeneteléhez vezet, amelyet a lítium-ionok „húznak” át rajta. A teljesítmény növelésére szolgáló szabványos technikák mellett, amelyek általában a felület/térfogat arány növekedésére csökkennek, meg kell jegyezni a grafit egykristály diffúziós tulajdonságainak tanulmányozását a kristályrács különböző irányaiban, amely megmutatja hogy a lítium diffúziós sebessége 10 nagyságrenddel eltérhet.

K.S. Novoselov és A.K. Játék - a 2010-es fizikai Nobel-díj nyertesei. A grafén önhasználatának úttörői
Bell Laboratories U.S. 4,423,125 számú szabadalom
Asahi Chemical Ind. 1989293 számú japán szabadalom
Ube Industries Ltd. US 6,033,809 számú szabadalom
Masaki Yoshio, Akiya Kozawa és Ralph J. Brodd. Lítium-ion akkumulátorok, tudomány és technológia Springer 2009.
Lítium diffúzió grafitikus szénben Kristin Persson at.al. Phis. Chem. Letters 2010 / Lawrence Berkeley National Laboratory. 2010
Lithium intercalated graphite LiC6 szerkezeti és elektronikus tulajdonságai, K. R. Kganyago, P. E. Ngoep Phis. Szemle 2003.
A lítium-ion akkumulátorban használt negatív elektróda aktív anyaga és a gyártási módszer ugyanaz. Samsung Display Devices Co., Ltd. (KR) 09 / 923.908 2003
Az elektródsűrűség hatása a ciklusteljesítményre és a lítium-ion akkumulátorok természetes grafit anódjának visszafordíthatatlan kapacitásvesztésére. Joongpyo Shim és Kathryn A. Striebel

Anódok Tin & Co. Ötvözetek

A mai napig a legígéretesebbek a periódusos rendszer 14. csoportjának elemeiből származó anódok. Már 30 évvel ezelőtt is alaposan tanulmányozták az ón (Sn) azon képességét, hogy lítiummal ötvözeteket (intersticiális oldatokat) képezzen. A Fuji csak 1995-ben jelentett be egy ón alapú anódanyagot (lásd például)
Logikus volt azt várni, hogy az azonos csoportba tartozó könnyebb elemek ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkeznek majd, és valóban a szilícium (Si) és a germánium (Ge) a lítium elfogadásának azonos természetét mutatja.
Li 22 Sn 5, Li 22 Ge 5, Li 15 Si 4

Li x + Sn (Si, Ge)<-->Li x Sn (Si, Ge) (x<=4.4)
Ennek az anyagcsoportnak a használatának fő és általános nehézsége óriási, 357%-ról 400%-ra, térfogati deformációk a lítiummal való telítés során (töltéskor), ami nagy kapacitásveszteségekhez vezet az áramkollektorral való érintkezés elvesztése miatt. része az anód anyagának.

A csoport talán legkidolgozottabb eleme az ón:
mivel a legnehezebb, nehezebb megoldásokat ad: egy ilyen anód maximális elméleti kapacitása 960 mAh / g, de kompakt (7000 Ah / l -1960 Ah / l *), ennek ellenére 3-mal és 8-al felülmúlja a hagyományos szénanódokat (2,7 * ) alkalommal, ill.
A legígéretesebbek a szilícium alapú anódok, amelyek elméletileg (4200 mAh / g ~ 3590 mAh / g) több mint 10-szer könnyebbek és 11-szer (3,14 *) kompaktabbak (9340 Ah / l ~ 2440 Ah / l *), mint a grafit azok.
Az Si nem rendelkezik elegendő elektronikus és ionos vezetőképességgel, ezért további eszközöket kell keresni az anód teljesítményének növelésére
Ge, a germániumot nem emlegetik olyan gyakran, mint az Sn-t és a Si-t, de köztes lévén nagy (1600 mAh / g ~ 2200 * Ah / l) kapacitással és 400-szor nagyobb ionvezető képességgel rendelkezik, mint a Si-é, ami meghaladhatja a magas költségét. nagy teljesítményű elektrotechnika létrehozása

A nagy térfogati deformációk mellett van egy másik probléma is:
kapacitásvesztés az első ciklusban a lítium oxidokkal való irreverzibilis reakciója miatt

SnO x + x2Li + -> xLi 2 O + Sn
xLi 2 O + Sn + yLi +<-->xLi 2 O + Li y Sn

Minél több közülük, annál nagyobb az elektróda érintkezése a levegővel (minél nagyobb a felület, azaz annál finomabb a szerkezet)
Különféle sémákat fejlesztettek ki, amelyek bizonyos fokig lehetővé teszik ezekben a vegyületekben rejlő nagy lehetőség kihasználását, kisimítva a hiányosságokat. Azonban, mint az előnyök:
Mindezeket az anyagokat jelenleg grafittal kombinált anódokban használják, ami 20-30%-kal növeli a jellemzőit.

* a szerző által korrigált értékek meg vannak jelölve, mivel a közös számok nem veszik figyelembe a jelentős térfogatnövekedést, és a hatóanyag sűrűségével (lítiummal való telítés előtt) operálnak, ami azt jelenti, hogy nem tükrözik a egyáltalán a dolgok valós állapota

Jumas, Jean-Claude, Lippens, Pierre-Emmanuel, Olivier-Fourcade, Josette, Robert, Florent Willmann, Patrick 2008
US 20080003502 számú szabadalmi bejelentés.
A Sony Nexelion kémiája és szerkezete
Li-ion elektróda anyagok
J. Wolfenstine, J. L. Allen,
J. Read és D. Foster
Hadsereg Kutatólaboratórium 2006.

Elektródák lítium-ion akkumulátorokhoz – egy régi probléma új megközelítése
Journal of The Electrochemical Society, 155 "2" A158-A163 "2008".

Meglévő fejlesztések

Az anód nagy deformációinak problémájára minden létező megoldás egyetlen megfontolásból indul ki: a táguláskor a mechanikai igénybevételek oka a rendszer szilárdsága: a monolit elektródát sok lehetséges kisebb szerkezetre bontja, lehetővé téve, hogy azok egymástól függetlenül táguljanak. Egyéb.
Az első, a legkézenfekvőbb módszer az anyag egyszerű őrlése valamilyen tartó segítségével, amely megakadályozza, hogy a részecskék nagyobbra egyesüljenek, valamint a keletkező keverék telítését elektronikusan vezető anyagokkal. Hasonló megoldást lehetett nyomon követni a grafitelektródák evolúciójában is. Ezzel a módszerrel némi előrelépést lehetett elérni az anódok kapacitásának növelésében, de mindazonáltal a szóban forgó anyagok teljes potenciáljának kihasználásáig az anód kapacitása (mind térfogati, mind tömeges) ~ 10-30%-kal (400) nőtt. -550 mAh / g) alacsony teljesítmény mellett
Viszonylag korai módszer nanoméretű ónszemcsék (elektrolízis) grafitgömbök felületére történő bevezetésére,
A probléma ötletes és egyszerű áttekintése lehetővé tette egy hatékony akkumulátor létrehozását hagyományos, kereskedelemben beszerzett, 1668 Ah/l-es por felhasználásával.
A következő lépés a mikrorészecskékről a nanorészecskékre való átállás volt: a legmodernebb akkumulátorok és prototípusaik nanométeres léptékben vizsgálják és alakítják ki az anyagok szerkezetét, ami lehetővé tette a kapacitás 500-600 mAh/g-ra való növelését. (~ 600 Ah / l *) elfogadható tartóssággal

Az elektródákban található nanoszerkezetek sok ígéretes típusa közül az egyik az ún. a shell-core konfiguráció, ahol a mag egy kis átmérőjű, a munkaanyagból készült gömb, a héj pedig a részecskeszóródást megakadályozó „membránként” szolgál, és elektronikus kommunikációt biztosít a környezettel. A réz használata ón nanorészecskék héjaként lenyűgöző eredményeket mutatott, nagy kapacitást mutatva (800 mAh / g - 540 mAh / g *) számos cikluson keresztül, valamint nagy töltő-/kisütési áramok mellett. A szénhéjjal (600 mAh / g) összehasonlítva a Si-C esetében ugyanez. Mivel a nanogömbök teljes egészében egy hatóanyagból állnak, térfogati kapacitása az egyik legnagyobb (1740 Ah / l (*) ))

Amint megjegyeztük, a táguláshoz hely szükséges a munkaanyag hirtelen tágulása káros hatásainak csökkentése érdekében.
Az elmúlt évben a kutatók lenyűgöző előrehaladást értek el működőképes nanostruktúrák, nanorudak létrehozásában
A Jaephil Cho 2800 mAh/g alacsony teljesítményt ért el 100 cikluson keresztül, és 2600 → 2400-at nagyobb teljesítménnyel, porózus szilikon szerkezettel
valamint 40 nm-es grafitfóliával borított stabil Si nanoszálak, amelyek 3400 → 2750 mAh / g (aktív) teljesítményt mutatnak 200 ciklus után.
Yan Yao és munkatársai azt javasolják, hogy a Si-t üreges gömbök formájában használjuk, ami elképesztő tartósságot ér el: 2725 mah/g kezdeti kapacitás (és csak 336 Ah/l (*)), ha a kapacitás 700 ciklus után kevesebb mint 50%-kal csökken

2011 szeptemberében a Berkley Lab tudósai bejelentették egy stabil, elektronikusan vezető gél létrehozását,
amely forradalmasíthatja a szilícium anyagok használatát. A találmány jelentőségét aligha lehet túlbecsülni: az új gél tartóként és vezetőként is szolgálhat, megelőzve a nanorészecskék összeolvadását és az érintkezés elvesztését. Lehetővé teszi az olcsó ipari porok aktív anyagként történő használatát, és az alkotók instrukciói szerint árban is összemérhető a hagyományos tartókkal. Az ipari anyagokból (Si nano por) készült elektróda stabil 1360 mAh / g és nagyon magas 2100 Ah / l (*)

* - a szerző által számított valós kapacitás becslés (lásd a mellékletet)
KISASSZONY. Foster, C.E. Crouthamel, S.E. Wood, J. Phys. Chem., 1966
Jumas, Jean-Claude, Lippens, Pierre-Emmanuel, Olivier-Fourcade, Josette, Robert, Florent Willmann, Patrick 2008. évi US szabadalmi bejelentés 20080003502.
A Sony Nexelion Li-ion elektród anyagának kémiája és szerkezete J. Wolfenstine, J. L. Allen, J. Read és D. Foster Army Research Laboratory 2006.
Nagy kapacitású Li-Ion akkumulátor anódok Ge nanowires használatával
Golyós marás Grafit / ón kompozit anód anyagok folyékony közegben. Ke Wang 2007.
Elektromosan bevont ónvegyületek széntartalmú keveréken lítium-ion akkumulátor anódjaként Journal of Power Sources 2009.
a Carbone-Shell hatása a lítium-ion akkumulátorok Sn-C kompozit anódjára. Kiano Ren et al. Ionics 2010.
Új Core-Shell Sn-Cu anódok Li Rech. A redox-transzmetallációval előállított akkumulátorok reagálnak. Speciális anyagok. 2010
Core dupla héj [e-mail védett]@C nanokompozitok anódanyagként Li-ion akkumulátorokhoz Liwei Su et al. ChemCom 2010.
Polimerek testreszabott elektronikus szerkezettel nagy kapacitású lítium akkumulátor elektródákhoz Gao Liu et al. Adv. Mater. 2011, 23, 4679–4683
Összekapcsolt szilícium üreges nanogömbök hosszú élettartamú lítium-ion akkumulátor anódokhoz. Yan Yao et al. Nano Letters 2011.
Porózus Si-anód anyagok lítium újratölthető akkumulátorokhoz, Jaephil Cho. J. Mater. Chem., 2010, 20, 4009-4014
Elektródák lítium-ion akkumulátorokhoz – Egy új pillantás egy régi problémára Journal of The Electrochemical Society, 155 ͑2͒ A158-A163 ͑2008ƒ.
AKKUMULÁTOROK FIXEK, US 8062556 2006-os szabadalom

Alkalmazás

Elektródaszerkezetek speciális esetei:

Rézbevonatú ón nanorészecskék valós kapacitásának becslése [e-mail védett]

A részecskék térfogataránya az 1-3m cikkből ismert




0,52 a por csomagolási aránya. Ennek megfelelően a tartó mögötti térfogat többi része 0,48

Nanosférák. Csomagolási arány.
A nanogömbökre adott kis térfogati kapacitás annak a ténynek köszönhető, hogy a gömbök belül üregesek, ezért az aktív anyag csomagolási aránya nagyon alacsony

az út még ez is 0,1 lesz, összehasonlításképpen egy egyszerű por esetében - 0,5 ... 07

Cserélje ki a reakció anódokat. Fém-oxidok.

A fém-oxidok, mint például a Fe 2 O 3, szintén kétségtelenül az ígéretesek csoportjába tartoznak. Nagy elméleti kapacitással ezek az anyagok is olyan megoldásokat igényelnek, amelyek növelik az elektróda hatóanyagának diszkrétségét. Ebben az összefüggésben egy olyan fontos nanoszerkezet, mint a nanoszál, kellő figyelmet kap itt.
Az oxidok egy harmadik módszert mutatnak be a lítium beépítésére és kizárására az elektródák szerkezetében. Ha a grafitban lévő lítium főleg grafénrétegek között, szilícium-oldatokban található, annak kristályrácsába épül be, akkor itt inkább az elektróda „fő” féme és a vendég – lítium – között „oxigéncsere” megy végbe. Az elektródában lítium-oxid tömb képződik, és az alapfém a mátrixon belül nanorészecskékbe kerül (lásd pl. az ábrán a reakciót molibdén-oxiddal MoO 3 + 6Li + + 6e -<-->3Li 2 O + Mo)
Az ilyen típusú kölcsönhatás azt jelenti, hogy az elektróda szerkezetében a fémionok könnyű mozgását kell biztosítani, pl. nagy diffúzió, ami a finom részecskékre és nanostruktúrákra való átmenetet jelenti

Az anód eltérő morfológiájáról, az elektronikus kommunikáció biztosításának módjairól a hagyományos (aktív por, grafitpor + tartó) mellett a grafitnak, mint vezetőanyagnak, más formái is megkülönböztethetők:
Elterjedt megközelítés a grafén és a fő anyag kombinációja, amikor a nanorészecskék közvetlenül a grafén „lapján” helyezkedhetnek el, ami viszont vezetőként és pufferként szolgál majd, amikor a munkaanyag kitágul. Ezt a szerkezetet a Co 3 O 4 778 mAh/g-hoz javasolták, és meglehetősen tartós, hasonlóképpen 1100 mAh/g a Fe 2 O 3-hoz.
de a grafén nagyon alacsony sűrűsége miatt még felmérni is nehéz, mennyire alkalmazhatók az ilyen megoldások.
Egy másik módszer a grafit nanocsövek A.C. Dillon et al. A MoO 3-mal végzett kísérletek nagy, 800 mAh/g-os (600mAh/g * 1430 Ah/l*) kapacitást mutatnak, a tartókapacitás 5 tömeg%-os veszteségével 50 ciklus után alumínium-oxiddal és Fe 3 O 4-rel történő bevonás után. tartóval ellenálló 1000 mAh / g (770 -1000 Ah / l *) ábra. jobbra: SEM kép anódról / Fe 2 O 3 nanoszálakról grafit vékony csövekkel 5 tömeg% (fehér)
M x O y + 2yLi + + 2ye -<-->yLi 2 O + xM

Néhány szó a nanoszálakról

Az utóbbi időben a nanoszálak az anyagtudományi publikációk egyik legforróbb témája, különösen az ígéretes akkumulátorokkal foglalkozó publikációkban, mivel nagy aktív felületet biztosítanak a részecskék közötti jó kötéssel.
Kezdetben a nanoszálakat aktív anyag nanorészecskékként használták, amelyek tartóval és vezető anyagokkal homogén keverékben alkotnak elektródát.
A nanoszálak csomagolási sűrűségének kérdése nagyon bonyolult, mivel sok tényezőtől függ. És úgy tűnik, szándékosan gyakorlatilag nem világítanak (konkrétan az elektródákkal kapcsolatban). Ez önmagában megnehezíti a teljes anód valós mutatóinak elemzését. Az értékelő vélemény elkészítéséhez a szerző megkockáztatta R. E. Muck munkáját, amely a bunkerekben lévő széna sűrűségének elemzésére irányult. A nanoszálak SEM-képei alapján a csomagolási sűrűség optimista elemzése 30-40% lenne.
Az elmúlt 5 évben nagyobb figyelem irányult a nanoszálak közvetlenül az áramszedőn történő szintézisére, aminek számos komoly előnye van:
Biztosított a munkaanyag közvetlen érintkezése az áramszedővel, javul az elektrolittal való érintkezés, és nincs szükség grafit adalékokra. több gyártási szakaszon megy keresztül, a munkaanyag csomagolási sűrűsége jelentősen megnő.
K. Chan és társszerzői a Ge nanoszálakat tesztelve 1000 mAh / g (800 Ah / l) teljesítményt kaptak alacsony teljesítményre és 800 → 550 (650 → 450 Ah / l *) 2 °C-on 50 ciklus után. Ugyanakkor Yanguang Li és társszerzői a Co 3 O 4 nagy kapacitását és hatalmas teljesítményét mutatták ki: 1100 → 800 mAh / g (880 → 640 Ah / l *) 20 ciklus után és 600 mAh / g (480 Ah) / l *) 20-szoros áramerősség mellett

A. Belcher ** inspiráló munkáit, amelyek a biotechnológia új korszakának első lépései, külön érdemes megjegyezni és mindenkinek ajánlani ismerkedésre.
A bakteriofág vírus módosítása után A. Belchernek egy természetes biológiai folyamat következtében szobahőmérsékleten sikerült nanoszálakat építenie annak alapján. Figyelembe véve az ilyen szálak nagy szerkezeti tisztaságát, a kapott elektródák nemcsak környezetbarátak, hanem a szálköteg tömörödését és lényegesen tartósabb működést is mutatnak.

* - a szerző által számított valós kapacitás becslés (lásd a mellékletet)
**
Angela Belcher kiemelkedő tudós (kémikus, elektrokémikus, mikrobiológus). A nanoszálak szintézisének és elektródákba rendezésének feltalálója speciálisan nemesített vírustenyészetekkel
(lásd az interjút)

Alkalmazás

Mint említettük, az anód töltése a reakción keresztül történik

A szakirodalomban nem találtam utalást az elektróda tényleges tágulási sebességére a töltés során, ezért azt javaslom, hogy ezeket a lehető legkisebb változtatásokkal értékeljük. Vagyis a reagensek és reakciótermékek moláris térfogatának arányával (V Lihitated - a töltött anód térfogata, V UnLihitated - a kisütött anód térfogata) A fémek és oxidjaik sűrűsége könnyen megtalálható nyílt forrásban .

Számítási fórumok	Számítási példa MoO 3-hoz

Figyelembe kell venni, hogy a kapott térfogati kapacitás egy folyamatos hatóanyag kapacitása, ezért a szerkezet típusától függően a hatóanyag a teljes anyag térfogatának eltérő hányadát foglalja el, ezt figyelembe kell venni. a k p pakolási együttható bevezetésével. Például por esetében 50-70%.

Nagymértékben megfordítható Co3O4/grafén hibrid anód lítium akkumulátorokhoz. H. Kim et al. CARBON 49 (2011) 326 –332
Nanostrukturált redukált grafén-oxid / Fe2O3 kompozit nagy teljesítményű anódanyag lítium-ion akkumulátorokhoz. ACSNANO VOL. 4 ▪ NEM. 6 ▪ 3187–3194 ▪ 2010
Nanostrukturált fém-oxid anódok. A. C. Dillon. 2010
A bunker szilázs sűrűségének új megközelítése. R. E. Muck. Amerikai Egyesült Államok Dairy Forage Research Center Madison, Madison WI
Nagy kapacitású Li Ion akkumulátor anódok Ge nanowires használatával K. Chan et. al. NANO LEVELEK 2008. évf. 8, sz. 1 307-309
Mezopórusos Co3O4 nanowire tömbök nagy kapacitású és sebességű lítium-ion akkumulátorokhoz. Yanguang Li et. al. NANO LEVELEK 2008. évf. 8, sz. 1 265-270
Vírus által támogatott nanovezetékek szintézise és összeszerelése lítium-ion akkumulátorelektródákhoz Ki Tae Nam, Angela M. Belcher et al. www.sciencexpress.org / 2006. április 6. / 1. oldal / 10.1126 / science.112271
Vírus-kompatibilis szilícium anód lítium-ion akkumulátorokhoz. Xilin Chen et al. ACS Nano, 2010, 4 (9), 5366-5372.
VÍRUSÁLLVÁNY ÖNSZERELŐ, RUGALMAS ÉS KÖNNYŰ LITHIUM AKKUMULÁTOROS MIT, Belcher A. US 006121346 (A1) WO 2008124440 (A1)

Lítium-ion HIT. Katódok

A lítium-ion akkumulátorok katódjainak elsősorban lítiumionokat kell fogadniuk, és nagy feszültséget, így kapacitással együtt nagy energiát kell biztosítaniuk.

Érdekes helyzet alakult ki a Li-Ion akkumulátorkatódok fejlesztése és gyártása terén. 1979-ben John Goodenough és Mizuchima Koichi szabadalmaztatta a réteges szerkezetű Li-Ion akkumulátorkatódokat, például a LiMO2-t, amely szinte az összes létező lítium-ion akkumulátorkatódot lefedi.
A katód fő elemei
oxigén, mint összekötő láncszem, híd, és az elektronfelhőivel "megtapadt" lítium is.
Átmeneti fém (azaz d vegyértékű pályákkal rendelkező fém), mivel különböző számú kötést tartalmazó szerkezeteket tud kialakítani. Az első katódok kén TiS 2-t használtak, majd áttértek az oxigénre, egy kompaktabb, és ami a legfontosabb, elektronegatívabb elemre, amely szinte teljesen ionos kötést ad a fémekkel. A LiMO 2 (*) réteges szerkezete a legelterjedtebb, és minden fejlesztés három jelölt M = Co, Ni, Mn köré épül, és folyamatosan a nagyon olcsó Fe-t keresik.

Kobalt, sok minden ellenére azonnal befogta az Olympust, és továbbra is karbantartja (a katódok 90%-a), de a réteges szerkezet nagy stabilitása és korrektsége miatt 140 mAh / g-val a LiCoO 2 kapacitása 160-ra nőtt. 170mAh / g, a feszültségtartomány bővülése miatt. De a Föld számára ritkasága miatt a Co túl drága, és tiszta formájában csak kis akkumulátorokban indokolható, például telefonokhoz. A piac 90%-át a legelső, és máig a legkompaktabb katód foglalja el.
Nikkelígéretes anyag volt és maradt, magas 190mA/g-t mutat, de sokkal kevésbé stabil, és ilyen réteges szerkezet a tiszta formájában nem létezik Ni esetében. A Li kinyerése LiNiO 2-ből majdnem kétszer több hőt termel, mint LiCoO 2-ből, ami elfogadhatatlanná teszi a felhasználását ezen a területen.
Mangán... Egy másik jól tanulmányozott szerkezet az 1992-ben feltalált. Jean-Marie Tarasco, mangán-oxid spinell katód LiMn 2 O 4: valamivel kisebb kapacitással ez az anyag sokkal olcsóbb, mint a LiCoO 2 és LiNiO 2, és sokkal megbízhatóbb. Ma ez egy jó választás hibrid járművekhez. A legújabb fejlesztések a nikkel kobalttal való ötvözésével kapcsolatosak, ami jelentősen javítja annak szerkezeti tulajdonságait. Jelentős stabilitási javulást figyeltek meg a Ni és az elektrokémiailag inaktív Mg: LiNi 1-y Mg y O 2 ötvözésekor is. Számos LiMn x O 2x ötvözet ismert Li-ion katódról.
Az alapvető probléma- hogyan lehet növelni a kapacitást. Az ón és a szilícium példáján már láthattuk, hogy a kapacitásnövelés legkézenfekvőbb módja a periódusos rendszerben való feljutás, de sajnos a jelenleg használatos átmenetifémek felett nincs semmi (jobb oldali ábra). Ezért az elmúlt évek katódokkal kapcsolatos összes előrehaladása általában a meglévő hiányosságok kiküszöbölésével függ össze: a tartósság növelésével, a minőség javításával, kombinációik tanulmányozásával (Fent ábra balra)
Vas... A lítium-ion korszak kezdete óta számos kísérlet történt vas használatára katódokban, de mindhiába. Bár a LiFeO 2 ideális olcsó és erős katód lenne, kimutatták, hogy a Li nem vonható ki a szerkezetből a normál feszültségtartományban. A helyzet gyökeresen megváltozott 1997-ben az Olivine LiFePO 4 elektromos tulajdonságainak tanulmányozásával. Nagy kapacitás (170 mAh / g) körülbelül 3,4 V lítium anóddal, és nincs komoly kapacitáscsökkenés még több száz ciklus után sem. Az olivin fő hátránya sokáig a gyenge vezetőképesség volt, ami jelentősen korlátozta a teljesítményt. A helyzet orvoslására klasszikus mozdulatokat végeztek (csiszolás grafitos bevonattal), grafitos géllel 800 cikluson keresztül 120mAh/g-n nagy teljesítményt lehetett elérni. Valóban óriási előrelépés történt az Nb csekély adagolásával, 8 nagyságrenddel növelve a vezetőképességet.
Minden arra utal, hogy az Olivine lesz az elektromos járművek legmasszívabb anyaga. A LiFePO 4 jogainak kizárólagos birtoklásáért az A123 Systems Inc. több éve perel. és a Black & Decker Corp., nem ok nélkül hisznek abban, hogy ez az elektromos járművek jövője. Ne lepődj meg, de a szabadalmakat ugyanannak a katódkapitánynak adják ki - John Goodenoughnak.
Az Olivin bebizonyította az olcsó anyagok felhasználásának lehetőségét, és egyfajta platinát tört meg. A mérnöki gondolat azonnal berohant a kialakult térbe. Tehát például a szulfátok fluor-foszfátokkal való helyettesítését most aktívan tárgyalják, ami 0,8 V-tal növeli a feszültséget, azaz. Növelje az energiát és a teljesítményt 22%-kal.
Vicces: miközben vita folyik az olivin használati jogairól, sok noname gyártóval találkoztam, akik új katódon kínálnak cellákat,

* Mindezek a vegyületek csak lítiummal együtt stabilak. És ennek megfelelően készülnek a már vele telítettek. Ezért, ha ezek alapján vásárol akkumulátorokat, először fel kell töltenie az akkumulátort úgy, hogy a lítium egy részét az anódhoz juttatja.
** A lítium-ion akkumulátorkatódok fejlődését megértve önkéntelenül is két óriás: John Goodenough és Jean-Marie Tarasco párharcaként kezdi felfogni. Ha Goodenough 1980-ban szabadalmaztatta első alapvetően sikeres katódját (LiCoO 2), akkor Dr. Trasko tizenkét évvel később válaszolt (Mn 2 O 4). Az amerikai második alapvető vívmánya 1997-ben történt (LiFePO 4), az elmúlt évtized közepén pedig a francia bővíti az ötletet, bevezeti a LiFeSO 4 F-et, és teljesen szerves elektródák alkalmazásán dolgozik.
Goodenough, J. B.; Mizuchima, K. U.S. 4,302,518, 1980. számú szabadalom.
Goodenough, J. B.; Mizushima, K. U.S. 4,357,215, 1981. számú szabadalom.
Lítium-ion akkumulátorok Tudomány és technológia. Masaki Yoshio, Ralph J. Brodd, Akiya Kozawa
Eljárás LiMn2O4 interkalációs vegyületek előállítására és felhasználásuk másodlagos lítium akkumulátorokban. Barboux; Philippe Shokoohi; Frough K., Tarascon; Jean-Marie. Bell Communications Research, Inc. 1992. évi 5 135 732 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom.

Újratölthető elektrokémiai cella sztöchiometrikus titán-diszulfid katóddal, Whittingham; M. Stanley. US 4,084,046 1976. sz
Kanno, R.; Shirane, T.; Inaba, Y.; Kawamoto, Y. J. Power Sources 1997, 68, 145.
Lítium elemek és katód anyagok. M. Stanley Whittingham Chem. Fordulat. 2004, 104, 4271-4301
3,6 V-os lítium alapú fluorszulfát beillesztésű pozitív elektróda lítium-ion akkumulátorokhoz. N. Recham1, J-N. Chotard1, L. Dupont1, C. Delacourt1, W. Walker1,2, M. Armand1 és J-M. Tarascon. TERMÉSZET ANYAG 2009. november.

Alkalmazás

A katódok kapacitását ismét egy anyag, például egy csoport tömegére eső maximális extrahált töltésként határozzuk meg
Li 1-x MO 2 + Li + + e - ---> Li x MO 2

Például a Co

Li x = 0,5 extrakciós fokon az anyag kapacitása lesz

Jelenleg a technikai folyamat javítása lehetővé tette az extrakciós sebesség növelését és a 160 mAh / g elérését
De természetesen a piacon lévő porok többsége nem éri el ezeket az értékeket.

Az organikus korszak.
A felülvizsgálat elején a környezetszennyezés csökkentését neveztük meg az elektromos járművekre való átállás egyik fő hajtóerejének. De vegyünk például egy modern hibrid autót: biztosan kevesebb üzemanyagot éget el, de egy 1 kWh-s akkumulátor gyártása során körülbelül 387 kWh szénhidrogént éget el. Természetesen egy ilyen autó kevesebb szennyezőanyagot bocsát ki, de a gyártás során keletkező üvegházhatású gáz elől továbbra sem menekül (70-100 kg CO 2 1 kWh-ra). Ráadásul a modern fogyasztói társadalomban az árukat addig nem használják, amíg az erőforrások ki nem merülnek. Vagyis ennek az energiahitelnek a „visszafizetési” időszaka nem hosszú, a korszerű akkumulátorok ártalmatlanítása drága és nem mindig elérhető. Így a modern akkumulátorok energiahatékonysága továbbra is kérdéses.
Az utóbbi időben számos biztató biotechnológia született, amelyek lehetővé teszik az elektródák szobahőmérsékleten történő szintetizálását. A. Belcher (vírusok), J.M. Tarasco (baktériumok használata).

Az ilyen ígéretes bioanyag kiváló példája a litizált oxokarbon - Li 2 C 6 O 6 (lítium-radizonát), amely képletenként akár négy Li reverzibilis befogadására is képes, ezért nagy gravimetriás kapacitást mutatott, de mivel a redukció összefügg. pi kötéseknél valamivel alacsonyabb a -potenciál (2,4 V). Hasonlóképpen, más aromás gyűrűket tekintenek a pozitív elektródák alapjául, valamint az elemek jelentős megvilágosodásáról számolnak be.
Minden szerves vegyület fő „hátránya” az alacsony sűrűségük, mivel minden szerves kémia a C, H, O és N könnyű elemekkel foglalkozik. Ahhoz, hogy megértsük, mennyire ígéretes ez az irány, elég azt mondani, hogy ezek az anyagok almából és kukoricából nyerhetők, emellett könnyen hasznosíthatók és feldolgozhatók.
A lítium-radizonát már az autóipar legígéretesebb katódjának számítana, ha nem a korlátozott áramsűrűség (teljesítmény) és a legígéretesebb a hordozható elektronika számára, ha nem az alacsony anyagsűrűség (alacsony térfogatú kapacitás) miatt (bal oldali ábra). ). Mindeközben ez még mindig csak az egyik legígéretesebb munkaterület.

mobil eszközök

Címkék hozzáadása