Stanford: Vi har minskat vikten på strömavtagare i litiumjonceller med 80 procent. Energitätheten ökar med 16-26 procent.
Forskare vid Stanford University och Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) bestämde sig för att krympa litiumjonceller för att minska deras vikt och därmed öka den lagrade energitätheten. För att göra detta omarbetade de de bärande skikten utåt: istället för breda plåtar av koppar eller aluminium använde de smala remsor av metall, kompletterade med ett skikt av polymer.
Högre energitäthet i Li-ion utan stora investeringskostnader
Varje Li-joncell är en rulle som består av ett laddnings-urladdnings-/urladdningsskikt, en elektrod, en elektrolyt, en elektrod och en strömavtagare i den ordningen. De yttre delarna är metallfolie gjord av koppar eller aluminium. De tillåter elektroner att lämna cellen och återvända till den.
Forskare från Stanford och SLAC bestämde sig för att fokusera på samlare, eftersom deras vikt ofta uppgår till flera tiotals procent av vikten av hela länken. Istället för kopparplåt använde de polymerfilmer med smala kopparremsor. Det visade sig att det var möjligt att minska vikten på uppsamlarna med upp till 80 procent:
Den klassiska cylindriska litiumjoncellen är en lång rulle som består av flera lager. Forskare från Stanford och SLAC har minskat lagren som samlar in laddningar och leder dem - strömavtagare. Istället för kopparplåt använde de polymer-kopparplåt berikade med icke brandfarliga kemikalier (c) Yusheng Ye / Stanford University
Det är inte allt: kemiska föreningar som förhindrar antändning kan läggas till polymeren, och sedan är den lägre brännbarheten hos elementen åtföljd av lägre vikt:
Brännbarhet av kopparfolie som används i en klassisk litiumjoncell och kollektor utvecklad av amerikanska forskare (c) Yusheng E / Stanford University
Forskarna säger att de omdesignade samlarna kan öka den gravimetriska energitätheten hos cellerna med 16-26 procent (= 16-26 procent mer energi för samma massenhet). Det betyder att ett batteri med samma volym och energiintensitet kan vara 20 procent lättare än nuvarande.
Reservoaroptimering har försökts tidigare, men modifieringar har lett till oväntade biverkningar. Celler blev instabila eller krävde dyrare elektrolyt. Den version som utvecklats av Stanford-forskare verkar inte orsaka sådana problem.
Dessa förbättringar är i tidiga forskningsstadier, så förvänta dig inte att de kommer ut på marknaden förrän 2023. De ser dock lovande ut.
Det är värt att tillägga att Tesla också har en intressant idé att samla in laddningen av metallskikt. Istället för att använda tunna remsor av koppar längs hela rullens längd och bara ta ut dem på ett ställe (mitten), tar han dem rakt ut med den skurna kanten på överlappningen. Detta gör att laddningarna färdas en mycket kortare sträcka (motstånd!), och kopparn ger ytterligare värmeöverföring utåt:
> Kommer 4680-cellerna i Teslas nya batterier att kylas upp och ned? Bara underifrån?
Detta kan intressera dig:
