Forscher erfinden neuartige Materialien für bessere Batterien

Silizium-Akku mit 10-facher Energiedichte - Revolution der Batterie-Technik? (March 2019).

Anonim

Erfinder der Kansas State University und Catalyst Power Technologies Inc. ebnen den Weg für die Zukunft mit energieeffizienten Batterien für Sensoren, tragbare Geräte und Elektroautos.

Jun Li, Professor für Chemie; Steven Klankowski, Doktor der Chemie im Mai 2015, La Crescent, Minnesota; und Ronald A. Rojeski, Catalyst Power Technologies Inc., Santa Clara, Kalifornien, haben ein Patent für ihre Lithium-Ionen-Batterieanode erhalten, einschließlich einer Kern-Schale-Heterostruktur aus mit Silizium beschichteten vertikal ausgerichteten Kohlenstoffnanofasern.

Die Erfinder passen Struktur, Zusammensetzung und andere Faktoren an, um mehr Energie pro Gramm zu speichern, wodurch das Gewicht der Batterie verringert wird, wodurch sie länger läuft und die Leistungsabgabe verbessert wird.

Die Erfindung wurde in etwa 30 Präsentationen und Veröffentlichungen vorgestellt und befand sich auf dem Titelblatt des Journal of Materials Chemistry A, einer von der Royal Society of Chemistry herausgegebenen wissenschaftlichen Zeitschrift. Das Patent wurde der Kansas State University Research Foundation erteilt, einer gemeinnützigen Gesellschaft, die für die Verwaltung von Technologietransferaktivitäten an der Universität verantwortlich ist.

Diese Erfindung verwendet Silizium anstelle von Graphit oder anderen kohlenstoffhaltigen Materialien - übliche Anoden in derzeitigen kommerziellen Batterien -, so dass sie höhere Kapazitätsgrenzen, kürzere Ladezeiten und wesentlich längere Batterielebensdauern bietet.

"Eine Schlüsselkomponente des Elektroautos ist die Batterie, also fragen wir:, Wie viele Kilometer können Sie fahren, nachdem es aufgeladen ist? '", Sagte Li. "Wir untersuchen auch, wie lange es dauert, den Akku nach dem Gebrauch aufzuladen."

Der Preis ist entscheidend. Zum Beispiel gehen 70 Prozent der Kosten für Teslas neueste Version, das Modell 3, laut Li auf die Batterie. Das neue Modell, das am 29. Juli vorgestellt wurde, soll Ende 2017 auf den Markt kommen und voraussichtlich 35.000 US-Dollar kosten.

"Die Kosten zu senken ist eine Sache, aber genauso wichtig ist es, wenn Sie mit ähnlichen Kosten eine bessere Batterie herstellen können", sagte Li. "Wenn die Batterien ähnlich teuer sind, aber diese Batterie kann länger laufen und mehr Energie liefern, entspricht das dem Vorteil, weniger zu bezahlen."

Zusätzlich zu reinen Elektroautos könnten die Batterien in Hybridfahrzeugen, tragbaren Elektronikgeräten, Elektrowerkzeugen und Militär- und Weltraumanwendungen verwendet werden. National Science Foundation, NASA und der Bundesstaat Kansas haben die Forschung finanziert. Catalyst Power Technologies Inc. treibt diese Technologie auf den Markt.

"Nach 28 Jahren Arbeit mit diesen Nanomaterialien ist es sehr lohnend, eine Anwendung mit solch einem Einfluss auf die Zukunft von Transport und Elektronik zu finden", sagte Li. "Ich bin begeistert, dass unsere Arbeit im Labor auf Industrieprodukte übertragen wird."

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