Kogud

Uued tahkisnaatriumioonakud võivad asendada liitiumioonit

Uued tahkisnaatriumioonakud võivad asendada liitiumioonit

Suur osa meie tehnoloogiast nutitelefonidest elektriautodeni sõltub energia saamiseks liitiumioonakuist. Ehkki need tavalised patareid on täis eeliseid, kujutavad nad endast ka tule- ja plahvatusohtu. Tahkisnaatriumioonioonakud on palju ohutumad, kuid pole siiani suutnud näidata jõudlust, mis korvaks nende ohutuse eelised.

See kõik muutub tänu Houstoni ülikooli teadlaste uuringutele. Juhtivteadur Yan Yao, elektri- ja arvutitehnika dotsent, on ajakirjas kirjutanud artikli Joule selles kirjeldatakse orgaanilise katoodi arengut, mis parandab dramaatiliselt nii tahkes olekus naatriumioonakude stabiilsust kui ka energiatihedust.

Pööratavuse võti

Tavapärasel liitiumioonakul on vedelad elektrolüüdid, mis suudavad salvestada suures koguses energiat. Tahkisnaatriumioonakudel on tahke elektrolüüdituum, mis tavaliselt ei suuda toota sama kogust energiat. Kuid hiljutised uuringud on andnud tahke elektrolüüdi, mis on sama juhtiv kui liitiumioonakudes kasutatavad vedelad elektrolüüdid.

Viimane väljakutse ülitõhusa tahke naatriumioonaku saamiseks oli tahkete liideste leidmine. Uuringul on selle probleemiga seotud kaks peamist järeldust. Esimene on see: "elektrolüüdi ja katoodi vahelist takistuslikku liidest, mis tsükli ajal tavaliselt tekib, saab ümber pöörata, pikendades tsükli eluiga".

Teine on see, et: "orgaanilise katoodi paindlikkus võimaldas tal säilitada intiimne kontakt tahke elektrolüüdi piiril isegi siis, kui katood paisus ja tõmbus kokku tsükli ajal."

Stabiilne ja võimsam

Püreen-4,5,9,10-tetraooni orgaaniline katood - tuntud kui PTO - pakub varasemate anorgaaniliste katoodidega võrreldes palju eeliseid. "Leidsime esmakordselt, et katoodi ja elektrolüüdi vahel tekkiva takistusliku liidese saab ümber pöörata," ütles Yao. "See võib aidata stabiilsust ja pikemat tsüklielu."

Yao on ka UH Texase ülijuhtivuse keskuse uurija. Tema uurimisrühm keskendub keskkonnahoidlikele ja säästvatele orgaanilistele materjalidele energia tootmiseks ja säilitamiseks. Liidese pöörduvus on uue aku peamine erinevus. See väledus võimaldab tahkisakul saavutada suurema energiatiheduse ilma tsükli eluiga ohverdamata.

Varem on probleemiks olnud elektrolüüdi ja jäiga katoodi vahelise intiimse kontakti säilitamine katoodi paisumisel ja kokkutõmbumisel. Kuid uued uuringud näitavad, et orgaaniline katood suudab sellest probleemist jagu saada.

Orgaaniline katood on palju paindlikum ja suudab rattaelu parandava liidesega alati kontakti hoida. Teadlaste sõnul püsis kontakt stabiilsena vähemalt 200 tsükli jooksul. "Kui teil on elektroodi ja elektrolüüdi vahel usaldusväärne kontakt, on teil suurepärane võimalus luua suure jõudlusega tahkisaku," ütles Yao meeskonna doktorant Fang Hao.


Vaata videot: Architecture is a Language: Daniel Libeskind at TEDxDUBLIN (Mai 2021).