Stanford: Μειώσαμε το βάρος των συλλεκτών ρεύματος στα κύτταρα ιόντων λιθίου κατά 80 τοις εκατό. Η ενεργειακή πυκνότητα αυξάνεται κατά 16-26 τοις εκατό.

Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και το Κέντρο Γραμμικού Επιταχυντή Στάνφορντ (SLAC) αποφάσισαν να συρρικνώσουν τα κύτταρα ιόντων λιθίου για να μειώσουν το βάρος τους και έτσι να αυξήσουν την ενεργειακή πυκνότητα της αποθήκευσης. Για να γίνει αυτό, επανασχεδίασαν τα στρώματα μεταφοράς στο εξωτερικό: αντί για φαρδιά φύλλα χαλκού ή αλουμινίου, χρησιμοποίησαν στενές λωρίδες μετάλλου, συμπληρωμένες με ένα στρώμα πολυμερούς.

Υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα σε Li-ion χωρίς υψηλό κόστος επένδυσης

Κάθε στοιχείο ιόντων λιθίου είναι ένας κύλινδρος που αποτελείται από ένα στρώμα φόρτισης-εκφόρτισης/εκφόρτισης, ένα ηλεκτρόδιο, έναν ηλεκτρολύτη, ένα ηλεκτρόδιο και έναν συλλέκτη ρεύματος με αυτή τη σειρά. Τα εξωτερικά μέρη είναι μεταλλικό φύλλο από χαλκό ή αλουμίνιο. Επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να φύγουν από το κύτταρο και να επιστρέψουν σε αυτό.

Οι επιστήμονες από το Stanford και το SLAC αποφάσισαν να επικεντρωθούν στους συλλέκτες, επειδή το βάρος τους είναι συχνά αρκετές δεκάδες τοις εκατό του βάρους ολόκληρου του συνδέσμου. Αντί για φύλλα χαλκού, χρησιμοποιούσαν πολυμερείς μεμβράνες με στενές λωρίδες χαλκού. Αποδείχθηκε ότι ήταν δυνατό να μειωθεί το βάρος των συλλεκτών έως και 80 τοις εκατό:

Το κλασικό κυλινδρικό στοιχείο ιόντων λιθίου είναι ένα μακρύ ρολό που αποτελείται από πολλά στρώματα. Επιστήμονες από το Στάνφορντ και την SLAC έχουν μειώσει τα στρώματα που συλλέγουν φορτία και τα διοχετεύουν - τρέχοντες συλλέκτες. Αντί για φύλλα χαλκού, χρησιμοποίησαν φύλλα πολυμερούς-χαλκού εμπλουτισμένα με μη εύφλεκτα χημικά (γ) Yusheng Ye / Πανεπιστήμιο Stanford

Δεν είναι μόνο αυτό: χημικές ενώσεις που εμποδίζουν την ανάφλεξη μπορούν να προστεθούν στο πολυμερές και, στη συνέχεια, η χαμηλότερη ευφλεκτότητα των στοιχείων συνοδεύεται από μικρότερο βάρος:

Stanford: Μειώσαμε το βάρος των συλλεκτών ρεύματος στα κύτταρα ιόντων λιθίου κατά 80 τοις εκατό. Η ενεργειακή πυκνότητα αυξάνεται κατά 16-26 τοις εκατό.

Αναφλεξιμότητα του φύλλου χαλκού που χρησιμοποιείται σε ένα κλασικό στοιχείο ιόντων λιθίου και σε έναν συλλέκτη που αναπτύχθηκε από Αμερικανούς ερευνητές (γ) Yusheng Ye / Πανεπιστήμιο Stanford

Οι ερευνητές λένε ότι οι επανασχεδιασμένοι συλλέκτες μπορούν να αυξήσουν τη βαρυμετρική ενεργειακή πυκνότητα των κυττάρων κατά 16-26 τοις εκατό (= 16-26 τοις εκατό περισσότερη ενέργεια για την ίδια μονάδα μάζας). Αυτό σημαίνει ότι μια μπαταρία του ίδιου όγκου και ισχύος μπορεί να είναι 20 τοις εκατό ελαφρύτερη από την τρέχουσα.

Υπήρξαν προσπάθειες βελτιστοποίησης της δεξαμενής στο παρελθόν, αλλά η αλλαγή τους οδήγησε σε απροσδόκητες παρενέργειες. Τα κύτταρα έγιναν ασταθή ή χρειαζόταν ένας πιο [ακριβός] ηλεκτρολύτης. Η παραλλαγή που αναπτύχθηκε από επιστήμονες από το Στάνφορντ δεν φαίνεται να προκαλεί τέτοια προβλήματα.

Αυτές οι βελτιώσεις βρίσκονται στην πρώιμη έρευνα, επομένως μην περιμένετε να βγουν στην αγορά πριν από το 2023. Ωστόσο, φαίνονται πολλά υποσχόμενα.

Αξίζει να προσθέσουμε ότι η Tesla έχει επίσης μια ενδιαφέρουσα ιδέα για τη συλλογή του φορτίου των μεταλλικών στρωμάτων. Αντί να χρησιμοποιεί λεπτές χάλκινες λωρίδες σε όλο το μήκος του ρολού και να τις βγάζει μόνο σε ένα σημείο (στη μέση), τις βγάζει αμέσως χρησιμοποιώντας μια κομμένη αλληλεπικάλυψη. Αυτό κάνει τα φορτία να διανύσουν πολύ μικρότερη απόσταση (αντίσταση!) και ο χαλκός παρέχει πρόσθετη μεταφορά θερμότητας προς τα έξω: