Odkritje o novi bateriji prevrne desetletja napačnih predpostavk | 2020

Vsebina:

Anonim

Litij-ionske baterije so povsod prisotne v napravah po vsem svetu, od mobilnih telefonov do prenosnih računalnikov in električnih avtomobilov. Vendar pa se lahko kmalu pojavi nova vrsta baterije, ki temelji na materialih, ki so veliko bolj obilni in cenejši.

Pokazalo se je, da je kalijeva ionska baterija mogoča. In zadnjič, ko je bila ta možnost raziskana, ko je bil Herbert Hoover predsednik, je bila Velika depresija v polnem zamahu in ugrabitev otrok Charlesa Lindbergha je bila velika novičarska zgodba leta - 1932.

"Že desetletja so ljudje domnevali, da kalij ne more delovati z grafitom ali drugimi anodnimi ogljikovimi atomi v akumulatorju," je povedal Xiulei (David) Ji, glavni avtor študije in docent za kemijo na College of Science na Oregonska državna univerza.

"Ta predpostavka je napačna," je dejal Ji. "Res je šokantno, da nihče ni poročal o tem vprašanju 83 let."

The Journal of American Chemical Society objavil ugotovitve tega odkritja, ki so ga podprle ZDA.Oddelek za energijo in v sodelovanju z raziskovalci OSU Zelang Jian in Wei Luo. Patent je prav tako v postopku v zvezi z novo tehnologijo.

Ugotovitve so zelo pomembne, pravijo raziskovalci, ker odpirajo nekatere nove alternative baterijam, ki lahko delujejo z dobro uveljavljenim in poceni grafitom kot anodo ali visoko energetskim rezervoarjem elektronov. Litij lahko to stori kot nosilec naboja, čigar ioni migrirajo v grafit in ustvarijo električni tok.

Poleg svoje sposobnosti za dobro delovanje z ogljikovo anodo pa je litij precej redka, saj ga najdemo v samo 0,0017 odstotkih teže zemeljske skorje. Zaradi tega je to razmeroma drago in ga je težko reciklirati. Raziskovalci se morajo še vedno podvajati z manj dragimi in lažje dostopnimi materiali, kot so natrij, magnezij ali kalij.

»Stroški, povezani s stroški litija, so dovolj, da z ekonomijo obsega ne boste veliko pridobili,« je dejal Ji. "Z večino izdelkov, kot jih naredite več, se stroški znižajo. Z litijem je lahko obratno v bližnji prihodnosti. Zato moramo poiskati alternative."

Ta alternativa, je dejal, je lahko kalij, ki je 880-krat večji v zemeljski skorji kot litij. Nove ugotovitve kažejo, da lahko učinkovito deluje z grafitom ali mehkim ogljikom v anodi elektrokemijske baterije. Prav zdaj baterije, ki temeljijo na tem pristopu, nimajo zmogljivosti, ki je enaka baterijam litij-ionskih baterij, vendar bi izboljšave v tehnologiji morale zmanjšati vrzel, je dejal.

"Lahko rečemo, da energijska gostota kalijevega ionskega akumulatorja ne sme nikoli preseči energije litij-ionskih baterij," je dejal. "Vendar pa lahko zagotovijo dolgo življenjsko dobo kolesarjenja, visoko gostoto moči, veliko nižje stroške in so pripravljeni izkoristiti prednosti obstoječih proizvodnih procesov ogljikovih anodnih materialov."

Shranjevanje električne energije v baterijah je bistveno ne le za potrošniške izdelke, kot so mobilni telefoni in računalniki, temveč tudi za prevoz, varnostno kopiranje v industriji, skladiščenje mikro omrežij in za širšo uporabo obnovljivih virov energije.

Uradniki OSU pravijo, da iščejo podporo za nadaljnje raziskave in pomagajo komercializirati novo tehnologijo prek urada za komercializacijo in korporativni razvoj OSU.