Selitetty: Kuinka IIT-tutkimus voi parantaa litiumioniakun suorituskykyä

IIT Guwahatin tutkijat ovat kehittäneet tekniikan, jolla voidaan arvioida tarkasti yksi tärkeimmistä akun sisäisistä tilasta, joka tunnetaan nimellä SOC, lyhenne sanoista lataustila.

Tutkijat ovat yrittäneet keksiä vaihtoehtoja tai tapoja parantaa litiumioniakkuja. (Edustava kuva)

IIT Guwahatin tutkijat ovat kehittäneet tekniikan, jolla parannetaan ladattavien litiumioniakkujen suorituskykyä, sillä ne käyttävät virtaa useimpiin nykyään käytettäviin kannettaviin laitteisiin. Heidän havainnot julkaistiin IEEE Xplore -lehdessä viime kuussa.

Uutiskirje| Napsauta saadaksesi päivän parhaat selitykset postilaatikkoosi

Mitä ovat litiumioniakut?

Vuoden 2019 kemian Nobel-palkinto myönnettiin yhdessä Stanley Whittinghamille, John Goodenoughille ja Akira Yoshinolle työtä, joka johti litiumioniakkujen kehittämiseen , joita käytetään muun muassa useimmissa matkapuhelimissa, älypuhelimissa, tableteissa, kannettavissa tietokoneissa ja virtapankeissa. Ensimmäisen kaupallisesti kannattavan Li-ion-akun loi Yoshino vuonna 1985, joka kehitti Whittinghamin ja Goodenoughin työn pohjalta. Ruotsin kuninkaallinen tiedeakatemia toteaa, että litiumioniakun perusta luotiin 1970-luvun öljykriisin aikana, jolloin Whittingham alkoi kehittää menetelmiä, jotka voisivat johtaa fossiilisia polttoaineita käyttämättömiin energiateknologioihin.

Nykyään useimmat sähköajoneuvot (EV) käyttävät myös Li-ion-akkuja, mutta ovat vähitellen saavuttamassa teoreettiset rajansa, jotta ne voivat tuottaa noin 300 wattituntia energiakiloa kohden. Näitä akkuja voidaan käyttää myös aurinko- ja tuulivoiman varastointiin, mikä tarkoittaa, että niiden laajalla käytöllä voi jopa olla mahdollista elää polttoainevapaassa yhteiskunnassa.

Joitakin Li-ion-akkujen haittoja ovat kuitenkin niiden ylikuumenemisalttius ja niiden alttius vaurioitumiselle suurilla jännitteillä, koska ne on valmistettu syttyvistä ja palavista materiaaleista. Tällaiset akut alkavat myös menettää kapasiteettiaan ajan myötä – esimerkiksi muutaman vuoden käytössä ollut kannettavan tietokoneen akku ei toimi yhtä hyvin kuin uusi.

Mitä tutkijat ovat nyt kehittäneet?

IIT Guwahatin tutkijat ovat kehittäneet tekniikan, jolla voidaan arvioida tarkasti yksi tärkeimmistä akun sisäisistä tilasta, joka tunnetaan nimellä SOC, lyhenne sanoista lataustila. SOC heijastaa akun jäljellä olevaa kapasiteettia, eli kuinka paljon enemmän latausta voidaan poistaa akusta ennen kuin se tyhjenee täysin. Tieto jäljellä olevasta kapasiteetista auttaa optimoimaan akun kapasiteetin käyttöasteen, ehkäisemään akun yli- ja alilatausta, pidentää sen käyttöikää, alentaa kustannuksia sekä varmistaa akun ja sen ympäristön turvallisuuden, IIT Guwahatin tiedotteessa kerrotaan.

Akun käyttöiän pidentämiseksi ja kapasiteetin optimoimiseksi on tärkeää ennustaa sen eri tilat tarkasti. Yksi näistä tiloista on SOC, jota on toistaiseksi ollut vaikea arvioida. Tutkijat ovat työssään ehdottaneet lähestymistapaa, joka välttää yliarvioinnin ja auttaa siten tekemään tarkkoja mittauksia.

Onko Li-ion-akuille vaihtoehtoja?

Tutkijat ovat yrittäneet keksiä vaihtoehtoja tai tapoja parantaa näitä akkuja. Vuonna 2019 Johns Hopkins Applied Physics Laboratory kehitti litiumioniakun, joka ei syty tuleen.

Aiemmin tammikuussa 2020 australialaiset tutkijat väittivät kehittäneensä maailman tehokkaimman litium-rikkiakun (Li-S), joka pystyy antamaan virtaa älypuhelimelle viideksi yhtäjaksoiseksi päiväksi – mikä vastaa sähköautoa, joka pystyy ajamaan yli matkan. 1000 km.

Vaikka Li-S-akuissa käytetyt materiaalit eivät eroa Li-ion-akuissa käytetyistä materiaaleista, australialaiset tutkijat konfiguroivat uudelleen rikkikatodien (eräänlainen sähköjohdin, jonka läpi elektronit liikkuvat) suunnittelun mukautumaan suurempiin jännityksiin ilman, että akut pienenevät. kokonaiskapasiteettia.

Li-S-akkuja pidetään yleisesti Li-ion-akkujen seuraajina niiden alhaisempien tuotantokustannusten, energiatehokkuuden ja paremman turvallisuuden vuoksi. Niiden tuotantokustannukset ovat alhaisemmat, koska rikkiä on runsaasti saatavilla.

Silti näiden akkujen kaupallistamisessa on ollut joitain vaikeuksia pääasiassa niiden lyhyen elinkaaren ja heikon hetkellisen tehon vuoksi.

Jaa Ystäviesi Kanssa: