Neue Li-On Material überlebt 30 Mal die Gebühren der aktuellen Batterien

Abgesehen von Kapazität ist das Schlimmste an Batterien, dass sie weniger Energie mit jeder Ladung halten mit der Zeit verschlechtern. Aber jetzt haben Wissenschaftler entwickelt ein Lithium-Ionen-Material, das 30 Mal so viele Ladezyklen als aktuellen Zellen ertragen kann.

Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen Sharp und Kyoto Universität, das neue Material – gemacht von einer Lithium-Eisenphosphat zusammengesetzten – wird an der Kathode verwendet, um die Lebensdauer der Batterien zu erhöhen. In diesen Tagen, kann eine typische Laptop-Batterie ertragen 300 Zyklen, bevor es nur 80 Prozent seiner ursprünglichen Kapazität behält; Das neue Material wird Zellen produzieren, die 80 Prozent nach einer Staffelung 10.000 Zyklen zu halten.

Die Forscher wussten, dass Lithium-Eisenphosphat Versprechen für den Einsatz in Batterien gehaltenes, sondern dachte, dass sie unglaublich haltbar machen, könnte durch das Hinzufügen von zusätzlichen gelösten Elemente in den Mix. Aber anstatt, die per hand und testen jede Möglichkeit, Computer-Simulationen um zu modellieren, wie zusätzliche Elemente die Materialeigenschaften ändern würde.

Zwar gibt es keine Möglichkeit, direkt die Lebensdauer einer Batterie machte aus diesen Materialien mit Berechnung vorherzusagen, ist es möglich abzuschätzen, wie deren Volumen ändern, wenn sie lithiated und Delithiated — das ist Phantasie Vortrag für geladenen und ungeladenen. Es ist jene Änderungen im Volumen, die Batterien zu ganz physisch brechen unten verursachen und Leistung, als Form der Mikrorisse in den Strukturen reduzieren.

Die Modellierung fand eine theoretische Neuware mit zusätzlichen Silizium oder Aluminium würde ausdehnen und Zusammenziehen von nur drei Prozent im Vergleich zu einer typischen 6,5 Prozent für die meisten aktuellen Batterien. Nach der Synthese und das Material im Labor testen, fanden die Forscher, dass Zellen unter Verwendung des Materials 80 Prozent ihrer Ladung nach 10.000 Zyklen und eine erstaunliche 70 Prozent nach 25.000 Zyklen zu halten.

Es gibt aber einen kleinen Haken: die Einführung dieser zusätzlichen Elemente bedeutet die anfängliche Kapazität der Batterie wäre geringer als üblich in Produktionseinheiten. Jedoch für einige Anwendungen, die nur ein Kreuz sollte man nicht sein könnte. [Nature Communications über Neomatica]

Bild von Argonne National Labs / Creative Commons, Isao Tanaka