Raziskovalci s 3D tiskom do varnejših baterij

Raziskovalci s slavnega tehnološkega inštituta Caltech so razvili novo metodo izdelave tridimenzionalnih baterijskih katod s pomočjo 3D-tiska. Z novim postopkom so strupen, drag in neetično pridobljen kobalt uspešno nadomestili z veliko varnejšim litijevim železovim fosfatom.
Foto: Greer lab / Caltech
Foto: Greer lab / Caltech

Litij-ionske baterije ostajajo glavni vir napajanja za večino naših prenosnih naprav, električnih avtomobilov in sistemov za shranjevanje obnovljive energije. Kljub njihovi nepogrešljivosti pa klasične baterije s seboj prinašajo precejšnja tveganja, predvsem zaradi uporabe kobalta v katodah. Kobalt je namreč znan po svoji strupenosti, zapletenih in etično spornih dobavnih verigah ter nagnjenosti k pregrevanju in vžigu ob morebitnem prenapolnjenju.

Ekipa znanstvenikov pod vodstvom Julie R. Greer je v laboratoriju Caltech pa je nedavno našla učinkovito alternativo. Kobalt so v celoti odstranili in ga nadomestili z litijevim železovim fosfatom, ki je vgrajen v posebno ogljikovo matriko. Ta material, krajše imenovan LFP, je v industriji že prepoznan kot izjemno stabilen in praktično odporen proti nevarnim kratkim stikom ali toplotnemu pobegu.

Vendar ima LFP sam po sebi veliko hibo. V običajnih pogojih polnjenje poteka relativno počasi, kar omejuje njegovo splošno uporabnost. Znanstveniki pa so to težavo zaobšli z inovativnim pristopom k sami obliki notranjosti baterije. Namesto standardnih ravnih oziroma dvodimenzionalnih elektrod so s pomočjo naprednega 3D-tiska ustvarili zapleteno tridimenzionalno strukturo katode.

Prehod na 3D-zasnovo drastično poveča aktivno površino, kjer se kemična energija pretvarja v električni tok. Tekoči elektrolit potuje skozi to natisnjeno strukturo, ki spominja na labirint, kar pomeni, da ima tekočina v vsakem trenutku neposreden stik s trdno površino elektrode. Posledično se močno skrajša pot, ki jo morajo delci oziroma ioni »prepotovati« med katodo in separatorjem. Baterija lahko zato shranjeno energijo sprosti veliko hitreje, kar neposredno poveča njeno energijsko gostoto in hitrost delovanja.

Čeprav so rezultati laboratorijskih testov izjemno obetavni, je ta tehnologija še vedno v zelo zgodnji fazi razvoja. Izdelava tako zapletenih 3D-struktur v velikem obsegu predstavlja ogromen proizvodni izziv, ki bo zahteval leta optimizacije, preden bomo te baterije dejansko videli v vsakdanjih napravah.

Raziskovalna ekipa, katere študija je bila objavljena v strokovni reviji ACS Energy Letters, že načrtuje naslednji korak. Njihov cilj je razviti še ujemajočo se 3D-anodo, s čimer bi ustvarili popolnoma tridimenzionalno baterijo. V končni fazi želijo v strukturo vključiti še polimerni elektrolit, kar bi vodilo do razvoja prave, izjemno varne baterije v trdnem stanju.


Vam je bila novica zanimiva?

Povejte prijateljem, da ste novico prebrali na Računalniških novicah.

Share
Prijavi napako v članku
Vas zanima več iz te teme?
Li-ion baterija


Kaj berejo drugi?

Partnerji Računalniških novic Prikaži vse

Zlati partner

PC H.AND d.o.o.

Brezovce 10, 1236 Trzin, Tel: 01 530 08 00
PC H.AND - podjetje s tradicijo Svetovni trg ponuja pravo enciklopedijo izdelkov, med katerimi se težko odločimo. Na pomoč vam priskoči podjetje PC H.AND, ki se lahko pohvali z ... Več
Zlati partner

Fakulteta za organizacijske študije (FOŠ) v Novem mestu

Ulica talcev 3, 8000 Novo mesto, Tel: 059 074 164
O FAKULTETI Fakulteta za organizacijske študije v Novem mestu je v osebni razvoj študentov usmerjena fakulteta, ki izvaja študijske programe na prvi, drugi in tretji stopnji ... Več
Zlati partner

COLBY d.o.o.

Limbuška cesta 2, 2341 Limbuš, Tel: 02 330 33 00
Podjetje Colby, ustanovljeno leta 1993, je vodilni distributer zabavne elektronike in izdelkov s področja zabave z močno prisotnostjo na več trgih. Pokrivamo celoten spekter distribucije ... Več

COMCOM d.o.o.

Lapajnetova ulica 29, 5280 Idrija, Tel: 05 372 20 20
Ukvarjajo se s: SAP svetovanjemPodatkovno analitiko in inženiringom Več