Laadige mõne minutiga 70% uus läbimurre

Liitiumakud on tuttavad elektroonikatooted, mida tänapäeval kasutatakse mobiiltelefonides, sülearvutites ja elektriautodes. Kuid liitiumakud on tuntud ka oma pika ja lühikese eluea poolest. Hiljuti töötas Singapuri Nanyangi tehnikaülikooli (Nanyangi tehnikaülikool) meeskond välja uut tüüpi paastu. Seda akut saab täis laadida 70% võimsusega kahe minutiga ja seda saab kasutada 20 aastat, mis on 10 korda pikem kui tolleaegne aku.

Liitiumakud koosnevad peamiselt positiivsetest elektroodidest (nagu liitiumkoobalthapnik), elektrolüütide ja negatiivsetest elektroodidest (nt grafiit). Laadimisprotsessi käigus sadestuvad liitiumioonid anoodi liitiumkoobalti-hapniku võrest ja kinnituvad elektrolüüdi kaudu helvestesse. Tühjendusprotsessi ajal väljuvad liitiumioonid helveste grafiitvõrest ja sisestatakse elektrolüüdi kaudu liitiumkoobalti hapnikusse. Liitiumakusid nimetatakse ka kiiktooli akudeks, kuna need liiguvad laadimise ja tühjenemise ajal positiivse ja negatiivse elektroodi vahel edasi-tagasi. Viimastel aastatel on teadlased välja töötanud uut tüüpi liitiumakusid, eriti suure mahutavusega liitium-väävelpatareisid, liitium-hapnikupatareisid ja nano-räni patareisid, kuid nende kaootilise koostise, kõrge hinna ja lühikese kasutusea tõttu on neil palju mõjusid. ei ole edutatud.

Traditsioonilisi liitiumakusid ei saa kiiresti laadida, seda peamiselt grafiitelektroodide ohutusomaduste tõttu. Kui aku töötab, moodustub elektroodi pinnale tahke elektrolüüdi membraan, mis blokeerib liitiumioonide sammud ja aeglustab nende kiirust. Selle uut tüüpi liitiumaku eripäraks on see, et see kasutab traditsiooniliste grafiitmaterjalide asemel katoodina ülipikka titaandioksiidi nanotoru geeli. See uus materjal ei moodusta elektrolüütmembraani ja liitiumioone saab kiiresti sisestada, saavutades seeläbi kiire laadimise. Tänu ühemõõtmelise titaandioksiidi nanogeeli erilisele struktuurile on uus aku saavutanud läbimurde kasutusea osas, mida saab taaskasutada kümneid tuhandeid kordi. Ühe päeva hinnaga saab seda kasutada üle 20 aasta. Lisaks on selles uuringus kasutatud titaandioksiidil (üldtuntud kui titaandioksiid) madal hind, lihtne töödelda, hea korratavus, kõrge töökindlus ja seda saab sujuvalt ühendada olemasoleva tehnoloogiaga ning selle tööstusliku kasutuse väljavaated on väga laiad.

Liitiumakud tulid välja 1970. aastatel. 1991. aastal tutvustas Sony esimesi kaubanduslikke liitiumakusid, mis muutsid olmeelektroonikas revolutsiooni. Kuigi liitiumakusid on laialdaselt kasutatud, ei ole nende akude eluiga ja kasutusiga saavutanud tõhusaid läbimurdeid, mis piirab ka elektrisõidukite ja teiste tööstusharude kiiret arengut. Sellel uuel läbimurdel võib olla paljudes valdkondades laiaulatuslik mõju. Mobiilseadmetes võivad uued akud takistada teatud elektroonikaseadmete kohustuslikku varjestust. Elektrisõidukite tööstus saab samuti palju kasu, mitte ainult seetõttu, et laadimisaega saab lühendada mõnelt tunnilt mõne minutini, vaid ka seetõttu, et kasutajad ei pea vahetama kalleid akusid (maks. umbes 10,000 XNUMX dollarit), et eeliseid veelgi edendada. elektrisõidukid.

Praegu seisab liitiumakude arendus aga kitsaskoha ees: kui tahetakse võimsust suurendada, tuleb ohverdada laadimiskiirus ja tsükli eluiga, mille kõrget mahtuvust on raske hoida. Tulevikus on akude väljavahetamiseks ühelt poolt vaja edendada teadusuuringuid selliste ohutuselementide nagu tahked ja pooltahked elektrolüüdid, teisalt on vaja kiirendada suure mahutavusega akude uurimist ja arendamist. katoodandmed, et saavutada läbimurre liitiumakude energiatiheduses. Kokkuvõttes peavad aku positiivsed ja negatiivsed elektroodid ning elektrolüüdiandmed töötama koos, et vormi ja mahu osas suuremaid edusamme teha.