iPon Hírek

6000 töltési ciklus szilícium nanocsövekkel

Dátum | 2012. 05. 18.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A Stanford kutatócsoportja olyan elektródát fejlesztett ki lítiumion-akkumulátorhoz, amely 6000 töltésciklus után is 85 százalékos kapacitással üzemel. A jelenleg forgalomban lévő akkuk nagyjából ezer teljes ciklust bírnak. Az új elektróda ráadásul akár tízszeresére is növelheti a lítiumion-akkumulátorok kapacitását. A fejlesztésről részletesen a Nature Nanotechnology oldalain, illetve a Stanford honlapján számolnak be a kutatók.

A lítiumion-technológiában a töltés tárolásáról lítium-ionok gondoskodnak, amelyek töltéskor a negatív szénalapú elektródához, kisütéskor pedig a pozitív fémoxid-elektródához vándorolnak. Az anódot és a katódot folyékony lítium só elektrolit választja el egymástól. Jelenleg az ilyen akkumulátorok csaknem mindegyike grafitot használ anódként, amelynek grammonkénti kapacitása 400 mAh. Ebből következően az anódnak viszonylag nagynak kell lennie ahhoz, hogy tisztességes mennyiségű töltést tudjon tárolni. A kutatók által most kreált duplafalú szilícium-nanocsövekből álló anód 4000 mAh/gramm kapacitással bír, így kulcsfontosságú építőeleme lehet a mostaninál jóval nagyobb kapacitású akkumulátoroknak.


Az világos volt már egy ideje volt, hogy szilíciumból jobb anódot lehet csinálni, mint szénből ‒ egy szilícium atom négy lítium-iont képes megkötni, míg hat szénatom kell egyetlen ilyen ion megkötéséhez. Mostanáig azonban nem sikerült olyan anódot készíteni szilíciumból, amely egy pár töltési ciklusnál többet kibírt volna. A problémát az okozza, hogy a szilícium olyan sok iont köt meg, hogy attól az anód eredeti méretének négyszeresére duzzad, majd ahogy az ionok távoznak, lassan visszanyeri eredeti alakját. Ezt a növekedést és zsugorodást pedig egyszerűen nem bírja szerkezetileg pár ciklusnál tovább az anyag.

A duplafalú szilícium-nanocsövek azonban végre kellően szívósnak bizonyulnak a feladat ellátásához. Kívülről ráadásul vékony rétegben szilíciumoxid borítja a csöveket, ami megakadályozza a jelentősebb tágulást. A végeredményül kapott anód pedig 6000 töltési ciklust bír ki különösebb problémák nélkül.


A következő lépés a gyártási folyamat leegyszerűsítése lesz. Ez jelenleg négy lépésben történik: polimer nanoszálakkal kezdenek, melyeket szénszálakká redukálnak, majd szilíciummal vonnak be. Ezzel párhuzamosan a kutatók az új anód bevetésével meg akarják építeni a tényleges akkumulátort, amely első lépésben a jelenleg forgalom lévők energiasűrűségének dupláját lesz képes hozni. Ez aprócska lépésnek tűnhet az anódban lévő lehetőségekhez képest, de a kapacitás tényleges értékének kialakulásában a katód és az elektrolit anyaga is fontos szerepet játszik. Hiába tárol rengeteg iont az anód, ha a katódon nincs elég hely ezek befogadásához. Az anód mellett tehát a többi részelem fejlesztése is szükséges, de a kutatók nagyon bizakodnak abban, hogy munkájuk révén véges határidőn belül a lítiumion-akkumulátorok új, minden eddiginél jobb generációja kerülhet forgalomba.
 

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

14. stranger
2012.05.18. 08:27
Ez jó hír, de még igencsak odébb van a mindennapi használata. Viszont legalább mire szerverprocesszor lesz a telónkban, 20-as kijelzővel, lesz ami hajtsa olyan 20 percig.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
13. Supra
2012.05.18. 09:20
Én inkább más területen látom az előnyt, pl. elektromos verdában: valójában telefonban szinte mind1, hogy minden este kell tölteni, vagy hetenként egyszer - viszont az nagyon nem, hogy egy töltéssel meddig megy a verda...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
12. szilaard
2012.05.18. 09:28
Ki a fenét érdekelnek a zseb-kütyük??? Ha tovább akarod használni, kevesebb CPU-t használj, és meg van oldva a probléma! Egy zseb kütyü árának a töredékét teszi ki az akksi! Ha a kapacitással komolyabban akarnának foglalkozni a gyártók, beletennének egy 2-3x akkora méretűt, és nem sokkal emelkedne az ára.

DE a villanyautóknál, házi szélerőműveknél, ahol a kWh/USD/alkalom arány baromira nem mindegy, a 6x annyi kisütési ciklus KAPÁSBÓL hatodolja a költséget, és akkor még nem is beszéltünk a kapacitás növekedés hatásáról. A jelenlegi költségek 5x-öséből csak elő lehet állítani ezt az sziliciumos izét, nem?
Ha igen, akkor holnaptól a Ni-MH és Li-ion akksik helyett ez fog belekerülni a Toyota Priusokba, szünetmentes tápokba, stb.!!!
Én hurrá-optimista vagyok a 6000 ciklustól - ugyanis a speciális, "ipari" akksik (pl. Na-S vagy a Vanádium elektrolitos) sem bírnak 1000-1500 töltési ciklusnál többet.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
11. altro
2012.05.18. 09:59
@szilaard: +1

csak gondoljuk át, hogy egy mai elektromos autó hatótávját 150km-re véve 1000 töltési ciklussal 150000km max. az akksik élettartama,ezzel szemben itt legalább dupla kapacitás (300km) és 6000 ciklus... Mehetünk a Holdra gyerekek!!

Tűkön ülve várjuk... még a töltési idővel kell valamit kezdeni (erről nem szól a fenti cikk) és kész is a teljesen használható elektromos autózás
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
10. stranger
2012.05.18. 11:00
Elektromos "verdák" is odébb vannak, az elsőben pedig remélem éreztétek a gúnyt.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
9. princeps
2012.05.18. 11:20
Ez egy kib@szott jó hír
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
8. gyenesmart...
2012.05.18. 12:12
Halott dolog ez az egész akkumulátor. Hogy miért? Majd meglátjátok .
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
7. atti2010 gyene...
2012.05.18. 12:32
Ha az olajcégek lobbijára gondolsz akkor nem hiszem hogy zavarná őket, ebből max 20 év múlva lehet annyira elterjedt árucikk hogy zavarja az olajosok köreit, a kitermelés egyre drágább ha a jelenlegi tendencia fojtatódik 5 év múlva 900 Ft lesz egy liter benzin nem hiszem hogy sokan fognak csak úgy autókázni, az olaj cégeknek van annyi pénzük és eszük hogy max ők gyártanak a spéci akkumulátorokat és még 300 évre be vannak biztosítva.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. gyenesmart... atti2...
2012.05.18. 13:35
Nem erre gondolok.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. crowly
2012.05.18. 13:38
Telefonoknál azért nem mind1 az akkumulátor, mert ugyan az nem lenne gond ha 1 hét helyett 1 naponta töltöd. De a mostaniak már ott járnak fogyasztásban, hogy 1 napig sem. Ha tovább akarják fejleszteni őket akkor egy idő után vagy jobb aksi kell, vagy kisebb fogyasztású processzor, ellenkező esetben pár óra után dughatod majd töltőre.

Amiben én még nagyon nagy hasznát látnám ennek az a napelemes rendszerek. Jókora árat az akkumulátorok tesznek ki, mivel este és felhős időben is jó lenne az áram. Viszont ha alig pár évente tönkre megy az egész akkor nagyon nem lesz kifizetődő. Ezzel fele annyi akkumulátor kéne csak ugyanabba a rendszerbe és 6x addig bírná. Kritikus lépés a megfizethető és fenntartható házi napelemes rendszerek felé.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. mikej95
2012.05.18. 20:25
user12: Szent igaz, hogy azért vannak pazarolva az erőforrások, mert másnak így éri meg és a gyerekeinek is úgy fogja(Rothschild-ok, Rockefeller-ek és még sok száz más pénzes família). Ha pedig spórolni nem is akarna az emberiség, még mindig ott lenne a magától vagy 'kis ösztönzéssel' lebomló hulladékot termelő technológiák lehetősége.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. Nord72 altro
2012.05.21. 10:54
A legnagyobb gond, hogy ezek a technológiák már évtizedek óta használatban vannak a hadseregnél (pl. IFOR, NATO, stb.)
Egy barátom kb '98 köröl hozott egy doboz lithium akksit, olyan cégnél dolgozott ahol a lejárt szavatosságú telepeket megsemmisítették, ezek olyan BMC-vel ellátott akku packok voltak amiben a lkithium kénsavban ill. vmi speciális gázban volt elnyeletve, az anód és a katód aktívan működött, magyarul amint elkezdett a telep merülni, utántöltötte magát, persze nem azonnal de aránylag rövid idő alatt. Egy blokk 14.4 V-os volt és egy cella 2.9V-os, szétszedtük, de sajnos az elektronikát sérülés nélkül nem lehetett elemezni, a telep oldalán egy katonai jellegű csatlakozás volt ha jól emlékszem 9 érintkezővel, de ebből csak 2 volt maga az akku (+,-) a többi gondolom a felügyeleti rendszerre ment a jármű konzolán.
A lényeg hogy egy ilyen akkuval meghajtotunk egy 100W-os H4-es halogént és világitott kb 2-3 percig zavartalanul, majd kezett halványodni, 10 perc szünet után újra képes volt erre anélkül hogy hozzá nyultunk volna! Pontosan emlékszem hogy 94-ben járt le a szavatosságuk és még 4 évvel ezután is hozta a formáját.
Meghajtottunk vele egy 7.2V-os akkus csavarhúzót is miután 4 cellát közvetlenül bekötöttük a gépbe, olyan minimális volt a lemerülés mértéke, hogy szinte naphosszat lehetett vele furni-faragani...megdöbbentő volt, főleg akkoriban amikor még a PII-es notikban is NiMh akku volt.
Egy cella, mivel nem volt a vezérlő elektronikán, terhelés alatt kidurrant, zöldes gőzzel füstölt, persze hajítottuk is el jó messzire.
Még egy érdekessége volt, a kénszulfid v. szulfát miatt rendkívül könnyű volt, a zselével kitöltött dobozban is kb 0,5 KG volt egy telep!!! ez cellánként 5-10g -ot jelent!
Na ennyit a fejlesztésekről és amihez az átlagember hozzáférhet.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. Nord72 Nord7...
2012.05.21. 11:05
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0167273886902730

1986-os cikk.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. Nord72 Nord7...
2012.05.21. 11:13
http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_battery
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!