Алюминий ионный аккумулятор | Статьи
09.07.2015
Исследователи из Стэнфордского университета создали новый тип батареи, основанной на алюминии. Как сообщается, новый аккумулятор по многим параметрам превосходит литий-ионные аккумуляторы, свинцово-кислотные и щелочные АКБ. Основные преимущества – безопасность использования, быстрая зарядка, большее количество циклов заряд/разряд.
Прототип алюминий ионного аккумулятора оснащен анодом из алюминия и катодом из графита, помещенными в ионный электролит. Аккумулятор заключён в гибкий корпус из полимерного материала, что позволяет аккумулятору, в случае механического повреждения, работать еще некоторое время, прежде, чем отключиться, а не загореться, как это бывает с литий ионными аккумуляторами. Электролит представляет из себя раствор соли, абсолютно безопасный.
Конечно, безопасность важна, но для многих куда важнее показатель времени зарядки.
Прототип алюминий ионной АКБ показывает беспрецедентное время перезарядки – всего 1 минуту. Долговечность новинки также поражает – исследователи утверждают, что их разработка выдержала 7500 циклов заряда/разряда без какой-либо потери мощности. Это как минимум в 7 раз дольше, чем выдерживает большинство литиевых батарей. Ученые предполагают, что их разработка на основе алюминия сможет выдержать десятки тысяч циклов.
Еще одним важным преимуществом экспериментального источника питания является его гибкость – возможность отойти от привычных форм-факторов открывает новые горизонты для использования элементов питания для электротранспорта. Кроме того, алюминий стоит гораздо дешевле лития, что повлияет, в случае выхода нового аккумулятора на рынок, на стоимость батареи. Помимо прочего, это еще и экологически чистое решение для хранения энергии, в отличии от щелочных и кислотных батарей, загрязняющих почву.
Последняя проблема, над которой работают ученые – рабочее напряжение.
В настоящее время, аккумулятор из алюминия дает 2 вольта, и хотя это выше, чем в других экспериментальных разработках, все же этого недостаточно. Литиевые элементы дают напряжение вдвое выше- до 4.2v. Разработчики считают, что решить эту проблему может замена материала для катода. Такой ход, теоретически, позволит увеличить и плотность заряда на единицу объема.
Исследования продолжаются, и, в случае успеха, мы увидим на рынке новый тип батарей с отличными характеристиками и по невысокой цене. Ну а пока работа над новинкой не закончена, TM Volta bikes предлагает своим клиентам проверенные и качественные литий полимерные батареи с хорошей плотностью заряда. Наши аккумуляторы безопасны и эффективны для оснащения легкого электротранспорта.
Алюминиевые аккумуляторы GMG ускорят зарядку электромобилей в 60 раз
Австралийская компания Graphene Manufacturing Group (GMG) отчиталась об испытаниях алюминий-ионных батарей нового типа. По словам разработчика, новые аккумуляторы обеспечивают прирост в скорости зарядки до 60 раз и способны вместить в три раза больше энергии, чем эталонные литий-ионные элементы, за счет отказа от систем охлаждения.
GMG не сомневается в коммерческом успехе своего решения и уже разработала дорожную карту — базовая версия аккумулятора поступит в продажу в начале следующего года, а элементы, оптимизированные для электромобилей, появятся на рынке в 2024 году.
Новая конструкция GMG базируется на исследованиях Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий при Квинслендском университете. Команда инженеров предложила установить атомы алюминия в миниатюрные отверстиях в графеновых плоскостях. Новый подход резко увеличил плотность энергии батареи — до 7000 Вт/кг, сообщает Forbes. Для сравнения, средняя мощность современных литий-ионных батарей составляет 250-700 Вт/кг. Таким образом показатели аккумуляторов GMG ближе к ультраконденсаторам с плотностью около 12000-14000 Вт/кг.
За счет высокой плотности энергии новые батареи многократно увеличили скорость зарядки и разрядки — по подсчетам GMG, с такими элементами питания современные смартфоны будут заряжаться от 0 до 100% менее чем за 10 секунд.
Плотность энергии аккумулятора — около 150-160 Вт*ч/кг — составляет 60% от лучших коммерческих литий-ионных батарей. В компании считают, что этот показатель компенсируется не только скоростью зарядки, но и дополнительной особенностью аккумуляторов — они не подвержены перегреву, поэтому не нуждаются в системе охлаждения.
«На данный момент у нас нет проблем с температурой. Около 20% литий-ионной аккумуляторной батареи в автомобиле отведено под охлаждение. А мы уверены в том, что нам вообще не понадобится ни охлаждение, ни обогрев», — заявил управляющий директор GMG Крейг Николь. Это значит, что батареи от GMG будут либо компактнее, либо смогут содержать больше элементов.
Аккумуляторы уже прошли тестирование в нескольких австралийских университетах и сейчас отправляются на пилотную производственную линию. GMG начнет с выпуска «монетных» батарей — такие элементы подойдут для питания бытовой электроники и мобильных устройств.
А затем, когда компания отладит серийное производство, на рынке появятся алюминий-ионные аккумуляторы GMG для электрического транспорта — ориентировочная дата их производства назначена на 2024 год.
В компании также считают, что новые батареи можно адаптировать под существующие платформы автопроизводителей — например, для MEB от немецкого автоконцерна Volkswagen Group.
«Наши будут той же формы и напряжения, что и нынешние литий-ионные элементы, или мы можем придать любую форму, которая потребуется», — добавил Николь.
Помимо Квинслендского университета, в проекте GMG также участвовал Даляньский университет, Университет Небраски-Линкольна, Корнельский университет, Университет Клемсона, а также Стэнфорд и промышленный консорциум European Alion.
Фото: Graphene Manufacturing Group
ТЕРМАЛЬ-XR® | Группа по производству графена
THERMAL-XR® | Группа по производству графена | GMG THERMAL-XR® – Группа по производству графена | ГМГ Искать:A СИСТЕМА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ HVAC-R
СИСТЕМА ПОКРЫТИЯ THERMAL-XR® (HVAC-R) представляет собой уникальный метод улучшения проводимости корродированных поверхностей теплообмена.
THERMAL-XR RESTORE® работает на GMG Graphene.
THERMAL-XR® также может защитить как змеевики RTPF (круглые пластинчатые ребра), так и MCHC (микроканальные) от ускоренного коррозионного повреждения, тем самым продлевая срок службы змеевика и снижая потребление энергии.
Видео
ВИДЕО-ДЕМОНСТРАЦИЯ ПО УСТАНОВКЕ THERMAL-XR®
РЕЗУЛЬТАТЫ
- Результат, одобренный высшим сертифицированным специалистом по измерениям и проверке (CMVP) на сегодняшний день ~ 46% экономии затрат на электроэнергию.
- Сокращение выбросов.
- Повышение прибыльности.
- Защита активов и долговечность.
ПРОБЛЕМА HVAC-R
Охлаждение является самым большим потреблением энергии в зданиях (до 60% Международное энергетическое агентство), и его потребность в энергии увеличилась более чем в три раза за последние тридцать лет и будет расти экспоненциально в будущем. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, охлаждение (HVAC-R) стремится найти решения для повышения эффективности и сокращения выбросов параллельно с усилиями правительств по внедрению более строгих стандартов по сокращению выбросов CO2 и устойчивости.
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТА THERMAL-XR®
КАК ЭТО РАБОТАЕТ?
- ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ | Сообщается, что теплопроводность графена в 10-15 раз выше, чем у алюминия и меди, что увеличивает рассеивание тепла через змеевик конденсатора системы.
- КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЙ | Графен GMG создает непроницаемый слой, который препятствует доступу кислорода к металлическим поверхностям, устраняя коррозию металлов и используя графен гидрофобные (водоотталкивающие) свойства.
- м 2 Поверхность Увеличение | До 300 м 2 площади микроповерхности на грамм графена обеспечивает повышенное рассеивание тепла внутри тонкого слоя покрытия THERMAL-XR RESTORE®.
THERMAL-XR® ТЕХНИЧЕСКИЙ ОБЗОР
ЧЕТЫРЕХЭТАПНЫЙ ПРОЦЕСС
ЭТАП 1 THERMAL-XR PREP®
THERMAL-XR PREP® представляет собой высококонцентрированное комбинированное средство для удаления ржавчины, обезжиривания и фосфатирования. Он был специально разработан для обработки алюминия перед нанесением THERMAL-XR RESTORE® .
ШАГ 2 THERMAL-XR ACTIVATE®
THERMAL-XR ACTIVATE® представляет собой высококонцентрированное не содержащее хрома конверсионное покрытие для алюминия. Он был специально разработан для обработки алюминия перед нанесением THERMAL-XR RESTORE® 9.
0008 для повышения адгезии.
ЭТАП 3 THERMAL-XR RESTORE®
THERMAL-XR RESTORE® представляет собой акриловую краску на водной основе для непосредственного нанесения на металл, специально разработанную для нанесения на змеевики систем отопления, вентиляции и кондиционирования и охлаждения. Покрытие, созданное на основе GMG Graphene, восстанавливает утраченную тепловую эффективность, разрушенную коррозией и загрязнением.
ШАГ 4 THERMAL-XR MAINTAIN®
THERMAL-XR MAINTAIN® представляет собой пассивированный высококонцентрированный очиститель, предназначенный для удаления грязи и загрязнений из змеевика систем отопления, вентиляции и кондиционирования и охлаждения, не нарушающий целостность покрытия или тепловые свойства.
ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ THERMAL-XR®
- Новые или существующие типы конденсаторов с воздушным охлаждением.
- Системы кондиционирования воздуха, охлаждения и охлаждения, а также воздушное охлаждение.
НАЛИЧИЕ
Торговая марка THERMAL-XR® принадлежит GMG. GMG создает дистрибьюторскую сеть.
Свяжитесь с GMG для получения дополнительной информации и/или партнерских цен. Доступен начальный комплект
Механические услуги — кондиционеры и холодильное оборудование (ограниченный дизайн) Торговый подрядчик Лицензия QBCC 15302045
Свяжитесь с нами для получения информации о продукте
Исследователи под руководством Массачусетского технологического института разрабатывают недорогую батарею на основе алюминия, а стартап Avanti присматривается к коммерческому производству
Статья из
Dive Brief
Опубликовано 30 августа 2022 г.
По
Эмма Пенрод
Аделина Кон/Utility Dive Этот звук создается автоматически.
Краткое описание погружения:
Согласно научной статье, опубликованной на прошлой неделе в журнале Nature, международная группа исследователей под руководством Массачусетского технологического института разработала альтернативную технологию аккумуляторов, в которой используются такие обычные материалы, как алюминий и сера, вместо лития и других редких металлов.
По словам профессора Массачусетского технологического института Дональда, алюминиево-серные батареи могут быть развернуты за небольшую часть стоимости литий-ионных батарей, и, поскольку они не могут загореться, они не требуют такой же системы охлаждения при использовании в больших количествах. Садовей, один из исследователей проекта.
Садоуэй, который с тех пор покинул Массачусетский технологический институт, чтобы основать Avanti, стартап, занимающийся коммерциализацией аккумуляторов, сказал, что может пройти еще несколько лет, прежде чем их продукт будет готов для коммерческого применения.
Dive Insight:
Новое исследование Массачусетского технологического института показывает, что батареи на основе алюминия не только могут заменить литий-ионные технологии за небольшую часть стоимости, но и могут даже оказаться превосходящими их в некоторых контекстах.
Исследование, проведенное университетом, показывает, что производительность аккумуляторов, изготовленных из комбинации серы, каменной соли и алюминия, соответствует характеристикам литий-ионных аккумуляторов по ряду ключевых показателей. Тем не менее, согласно отчету, батареи на основе алюминия могут быть изготовлены примерно за 1/6 стоимости литий-ионных вариантов, а также могут заряжаться и разряжаться гораздо быстрее.
«Он работает практически так же, как литий-ионный, — сказал Садоуэй, — но мы продемонстрировали, что он может заряжаться гораздо быстрее, чем литий-ионный, — зарядка занимает минуты, а не десятки минут».
Способность к быстрой зарядке может сделать алюминиевые аккумуляторы привлекательными для использования в автомобилях, где потребители хотят избавиться от опасений по поводу запаса хода благодаря возможности быстрой перезарядки, подобно двигателям внутреннего сгорания.
Но Садоуэй сказал, что не планирует ориентироваться на электромобили в качестве своего первого потенциального рынка для новой аккумуляторной технологии — по его словам, размер прибыли там просто слишком узок. Скорее, он планирует изначально предлагать небольшие стационарные варианты хранения, подходящие для одного дома или малого бизнеса.
Поскольку ни один из компонентов батареи не может гореть, сказал Садоуэй, они могут иметь некоторые потенциальные преимущества и в стационарных приложениях. Литий-ионные аккумуляторы, расположенные близко друг к другу для крупномасштабных приложений, должны охлаждаться, чтобы предотвратить перегрев и возгорание. Эти системы охлаждения увеличивают стоимость установки, а также потребляют часть ее энергии. По его словам, батареи на основе алюминия лишены этих ограничений.
Но батареи на алюминиевой основе могут не подходить для портативных устройств, таких как смартфоны, потому что рабочая температура батареи — чуть ниже точки кипения воды — слишком высока для комфортного обращения.