Sāls un papīra akumulators

Pētnieki Upsalas Universitātē Zviedrijā ir izgatavojuši elastīgu akumulatoru, izmantojot divas izplatītas, lētas sastāvdaļas: celulozi un sāli. Vieglajā, uzlādējamajā akumulatorā elektrodiem ir izmantoti plāni papīra gabali – presēti samezglotu celulozes šķiedru paklājiņi, bet sāls šķīdums darbojas kā elektrolīts.

Papīra jauda : Jaunam plānas plēves akumulatoram ir elektrodi, kas izgatavoti no papīra, kas pārklāts ar polimēru, un elektrolīts, kas izgatavots no papīra, kas samērcēts ar sāli. Laboratorijas prototips parāda, ka šūna ir nospiesta starp stikla priekšmetstikliņiem un iepakota alumīnija maisiņā.

Jaunajam akumulatoram jābūt lētam, viegli izgatavojamam un videi nekaitīgam, saka vadošais pētnieks Marija Štromme . Viņa ierosina, ka to varētu izmantot, lai darbinātu lētas medicīniskās diagnostikas ierīces vai sensorus uz iepakojuma materiāliem vai iestrādātu audumā. Stroms saka, ka bateriju izgatavošanai nav nepieciešams uzlabots aprīkojums, tāpēc tos varētu izgatavot uz vietas jaunattīstības valstīs.



Jaunajā akumulatorā ir izmantots atkārtoti uzlādējams plānslāņa dizaina veids, pie kā daudzi citi pētnieki un uzņēmumi ir strādājuši vairākus gadus.

Plānās plēves akumulatoros parasti tiek izmantoti cietie elektrolīti, nevis šķidrums vai želeja, un to elektrodi parasti ir izgatavoti no litija, kas apvienots ar metāliem, piemēram, niķeli, kobaltu vai mangānu. Sāls un papīra akumulators ir ideāls litija bateriju aizstājējs, ko izmanto daudzās mazjaudas pārnēsājamās ierīcēs, piemēram, bezvadu sensoros, viedkartēs, medicīniskajos implantos un RFID tagos. Šiem lietojumiem, jo ​​plānāks un mazāks akumulators, jo labāk, saka Sāra Bredforda, Frost & Sullivan enerģijas un enerģijas konsultante.

Plānās plēves akumulatoriem ir arī citas pievilcīgas īpašības. Tiem ir ilgs glabāšanas laiks, saglabājot uzlādi pēc daudzu gadu uzglabāšanas, un tos var uzlādēt un izlādēt desmitiem tūkstošu reižu, saka Raghu Das, pētniecības uzņēmuma IDTechEX izpilddirektors un drukātās elektronikas eksperts, kas ļauj bezvadu sensoriem var kalpot gadu desmitiem ar pievienotu atbilstošu enerģijas savācēju.

Tomēr tikai nedaudzi jaunuzņēmumi, piemēram, Bezgalīgas jaudas risinājumi Littletonā, CO un Solicore Leiklendā, Floridā, ir radījuši pietiekami daudz riska atbalsta, lai laistu tirgū savus akumulatorus. Cymbet Elk Riverā, MN un Excellatron Atlantā, Džordžijas štatā, ir citi spēcīgi konkurenti ar tirgum gatavām tehnoloģijām. Saskaņā ar 2009. gada maija ziņojumu šogad tiks piegādāti vairāk nekā četri miljoni plānās plēves akumulatoru Ziņot tirgus izpētes firma NanoMarkets.

Jaunā papīra baterija, kas aprakstīta žurnālā tiešsaistē publicētā rakstā Nano burti , ir kaut kas jāpaveic. Litija baterijas var nodrošināt 4 voltus, un to enerģijas blīvums ir no 200 līdz 300 milivatstundām uz gramu. Salīdzinājumam, viena papīra akumulatora šūna nodrošina 1 voltu un var uzglabāt līdz 25 milivatstundām enerģijas uz gramu. Nodrošinot maksimālo strāvu, pēc 100 uzlādes cikliem tas zaudē 6 procentus no uzglabāšanas jaudas. Tomēr Stromme saka, ka viņas komanda jau ir darbinājusi akumulatoru 1000 uzlādes cikliem ar mazāku strāvu. Viņa arī norāda, ka tie ir skaitļi no sākotnējā laboratorijas prototipa.

Pētnieki tagad strādā pie akumulatora optimizēšanas. Galu galā, saliekot vairākas šūnas kopā un savienojot tās virknē, spriegums palielināsies. Tikmēr atkarībā no lietojumprogrammas viņa saka, ka mēs varam pielāgot izmēru un strāvu, lai izpildītu šīs prasības.

Turklāt papīra akumulatoru var uzlādēt daudz ātrāk nekā litija akumulatoru. Celuloze, ko izmanto Stromme un viņas kolēģi, nāk no piesārņojošām aļģēm, kas atrodamas jūrās un ezeros. Lai gan aļģu šūnu sieniņās ir celuloze, tai ir ļoti atšķirīga nanostruktūra, kas piešķir tai 100 reižu lielāku virsmas laukumu. Pētnieki pārklāj no šīs celulozes izgatavoto papīru ar vadošu polimēru un pēc tam starp papīra elektrodiem ievieto sāls šķīdumā samērcētu filtrpapīru.

Hlora joni plūst no pozitīvā elektroda uz negatīvo, savukārt elektroni pārvietojas pa ārējo ķēdi, nodrošinot strāvu. Papīra elektrods uzglabā lādiņu, vienlaikus uzlādējot desmitiem sekunžu laikā, jo joni ātri plūst caur plāno elektrodu. Turpretim litija akumulatoru uzlādei nepieciešamas 20 minūtes. Lielas jaudas un maza uzlādes laika kombinācija ir ļoti unikāla, saka Stromme.

Bredfords saka, ka jaunā papīra baterija ir salīdzinoši agrīnā izpētes stadijā, salīdzinot ar citām plānās plēves tehnoloģijām. Lai akumulators izdotos, jums ir jābūt labām izmaksām un ražošanas procesam, taču galvenais aspekts ir veiktspēja, viņa saka. Ja tas nav vairāku grādu uzlabojums esošajai tehnoloģijai, ir ļoti grūti padarīt akumulatoru rentablu.

Tikmēr Stromme ir pārliecināts, ka videi draudzīgais dizains atradīs nišas pielietojumu. Viņa stāsta, ka komerciāli to varētu ražot trīs gadu laikā.

paslēpties