22 лет персонализации аккумуляторов
APR 03, 2020 Вид страницы：537
Производство литий-ионных аккумуляторов было введено на рынок в начале 1990-х годов. Эта технология позволяет производить перезаряжаемые батареи, которые используются, среди прочего, в портативных электронных устройствах, таких как MP3-плееры, ноутбуки, цифровые фотоаппараты и телефоны. Есть надежда, что в будущем эти батареи будут использоваться для питания электрических и гибридных электромобилей. Однако существует потребность в значительном улучшении мощности, энергии и срока службы литий-ионных батарей; Таким образом, происходит переход от традиционных электродов микроразмеров к новым, изготовленным из наноматериала.
Нанотехнологии используются в производстве аккумуляторных батарей для использования в бытовой электронике и других приложениях. Новая технология позволила сократить время зарядки аккумулятора и увеличить доступную мощность. Промышленность обеспечивает эти преимущества, покрывая поверхности электродов наночастицами, тем самым увеличивая площадь поверхности электрода и позволяя большему току проходить от одного электрода к другому и электроду.
Использование нанофосфатных литий-ионных аккумуляторов набирает обороты из-за растущего спроса на электронные устройства и автомобили, способные сохранять заряд в течение длительного периода.
Что такое нанофосфатный литий-ионный аккумулятор?
Батареи имеют электроды из фосфатов. Нанотехнология была разработана для замены электродов, изготовленных из конвекционных фосфатов, на нанофосфаты из-за их превосходных качеств. Например, этот новый фосфат имеет лучшую проводимость и равномерную скорость разряда по сравнению с обычным фосфатом.
Катодный электрод покрыт наночастицами, размер которых варьируется от одной десятой микрона до нескольких микрон в диаметре. Эти частицы увеличивают площадь поверхности электрода, так как образуют кластеры и распространяются вместе с ней.
Кроме того, частицы могут избежать токсичности конвекционных нанотехнологий и соответствовать стандартам защиты окружающей среды. С другой стороны, использование нанофосфата в аккумуляторах имеет одно ограничение. В обычных литий-ионных батареях используется процесс интеркаляции, который изменяет количество ионов лития на электроде батареи.
Более того, нанофосфат имеет большую площадь поверхности, что заставляет ионы быстрее реагировать с электродами, что приводит к более высокой мощности. Нанотехнология увеличивает эффективность таких продуктов, как гибридные автомобили, и снижает вес аккумуляторов, необходимый для обеспечения необходимой мощности.
Кроме того, использование наноматериалов увеличивает срок хранения батареи. Таким образом, батареи с нано-поддержкой будут применяться не только в бытовой электронике, но и в вооруженных силах, чтобы поддерживать современный припой, для которого требуются электронные штуковины, наполняемые батареями. Эти устройства включают фонарики, очки ночного видения, ноутбуки, GPS и радио.
Таким образом, новая технология избавит от необходимости носить дополнительный вес, поскольку литий-ионные батареи с нанофосфатом легкие, и дополнительные батареи не требуются, поскольку они служат дольше между зарядками и имеют увеличенный срок хранения.
Будущие исследования в области нетехнологий будут сосредоточены на снижении стоимости наноматериалов, чтобы обеспечить их крупномасштабное коммерческое применение.
Как работает нанофосфатный литий-ионный аккумулятор?
В настоящее время нанотехнологии используются для улучшения литий-ионных аккумуляторов. Эти перезаряжаемые батареи приобрели популярность в таких электронных устройствах, как сотовые телефоны, ноутбуки, электроинструменты и автомобили. Литий-ионные батареи перемещают электроны с одной стороны или электродов на другую, что генерирует энергию для питания ваших устройств.
Одна сторона - это катод, который изготовлен из оксида металла, такого как оксид кобальта, и анод, сделанный из углерода. Между электродами находится электролит, а в литий-ионных аккумуляторах есть солевой раствор ионов лития. Хотя литий-ионные батареи могут производить больше электроэнергии, чем другие, для зарядки этих элементов требуется больше времени.
Нанотехнологии внедряются для повышения эффективности аккумуляторов и сокращения времени зарядки. Таким образом, многие исследователи и компании используют эту технологию для производства лучших материалов для аккумуляторов. Наноматериалы используются для изготовления электродов, что увеличивает их площадь поверхности, тем самым увеличивая области, контактирующие с ионами лития. Более того, аккумулятор проходит несколько зарядов, что в два или три раза больше, чем у обычного литий-ионного аккумулятора. Эти изменения не влияют на производительность аккумулятора.
Нанофосфатные батареи имеют более длительный срок службы, легче и быстрее заряжаются. Таким образом, нанотехнологический процесс увеличивает эффективность аккумуляторов и скорость их перезарядки. Таким образом, изменения делают электронные устройства, такие как ноутбуки, легче и дольше служат между зарядками.
Станут ли нанотехнологии трендом литий-ионных аккумуляторов?
Ожидается, что мировой рынок аккумуляторов с применением нанотехнологий вырастет на 17% в период с 2018 по 2022 год. Технология литий-ионных аккумуляторов существует уже более 20 лет. Ожидается, что внедрение нанотехнологий улучшит аккумуляторы, таким образом достигнув сочетания надежности, энергии, безопасности и стоимости. Литий-ионный аккумулятор имеет анодный материал, который вызывает взрыв элементов из-за высокой реакции. Таким образом, наноструктура кремния и олова - новые анодные материалы.
Для достижения стабильного срока службы и высокой емкости электродов используются различные стратегии. Они включают создание нанопокрытий или нанокомпозитов с инертными компонентами или углеродом, использование полых наноструктур или уменьшение размера частиц до нанодиапазона.
Хотя предполагается, что нанотехнологии повышают эффективность, вышеупомянутые подходы влияют на общую плотность энергии анодных материалов из-за более высокого массового процента в результате дополнительных инертных компонентов или углерода, полые структуры способствуют образованию больших пустот, в то время как наноразмерные материалы создают низкие плотность упаковки.
Другие проблемы, которые влияют на нанотехнологию, заключаются в том, что синтетические процессы потребляют много энергии, что способствует высокой стоимости производства. Процедура изготовления вызывает образование агломератов, в то время как наноматериалы, используемые на электродах, имеют большую площадь поверхности; отсюда неприятные реакции электродов и электролита.
Промышленность борется с этими побочными эффектами, производя хорошо продуманные агломераты наночастиц, тем самым решая технические проблемы производства анодов с наночастицами. Точно так же существуют стратегии для разработки эффективных катодных материалов наноразмеров.
Батареи с нано-поддержкой проникли на рынок бытовой электроники, и производители суетятся о сетевых хранилищах. Кроме того, с использованием нанотехнологий промышленность производит литий-ионные батареи с новыми и разнообразными применениями.
Поэтому промышленность направила свои исследовательские усилия на разработку безопасных электролитов и современных электродов за счет регулярного использования нанотехнологий и наноматериалов.
Оставить сообщение
Мы скоро свяжемся с вами
