Stanford: Vi har redusert vekten av strømkollektorer i litiumionceller med 80 prosent. Energitettheten øker med 16-26 prosent.

Forskere ved Stanford University og Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) bestemte seg for å krympe litiumioncellene for å redusere vekten og dermed øke den lagrede energitettheten. For å gjøre dette omarbeidet de de bærende lagene utover: i stedet for brede plater av kobber eller aluminium, brukte de smale strimler av metall, supplert med et lag med polymer.

Høyere energitetthet i Li-ion uten høye investeringskostnader

Hver Li-ion-celle er en rull som består av et ladnings-/utladningslag, en elektrode, en elektrolytt, en elektrode og en strømkollektor i den rekkefølgen. De ytre delene er metallfolie laget av kobber eller aluminium. De lar elektroner forlate cellen og returnere til den.

Forskere fra Stanford og SLAC bestemte seg for å fokusere på samlere, fordi vekten deres ofte er flere titalls prosent av vekten til hele lenken. I stedet for kobberplater brukte de polymerfilmer med smale kobberstrimler. Det viste seg at det var mulig å redusere vekten på samlerne med opptil 80 prosent:

Den klassiske sylindriske litiumioncellen er en lang rull som består av flere lag. Forskere fra Stanford og SLAC har redusert lagene som samler ladninger og leder dem - strømsamlere. I stedet for kobberplater brukte de polymer-kobberplater beriket med ikke-brennbare kjemikalier (c) Yusheng Ye / Stanford University

Det er ikke alt: kjemiske forbindelser kan tilsettes polymeren som forhindrer antennelse, og da er den lavere brennbarheten til elementene ledsaget av en lavere vekt:

Stanford: Vi har redusert vekten på litiumionstrømavtakerne med 80 prosent. Energitettheten øker med 16-26 prosent.

Brennbarhet av kobberfolie brukt i en klassisk litiumioncelle og en samler utviklet av amerikanske forskere (c) Yusheng E / Stanford University

Forskerne sier at resirkulerte samlere kan øke den gravimetriske energitettheten til cellene med 16-26 prosent (= 16-26 prosent mer energi for samme masseenhet). Det betyr at et batteri av samme størrelse og energitetthet kan være 20 prosent lettere enn strøm.

Det er tidligere gjort forsøk på å optimalisere reservoaret, men endring av dem har ført til uventede bivirkninger. Cellene ble ustabile eller dyrere elektrolytt var nødvendig. Varianten utviklet av forskere ved Stanford ser ikke ut til å by på slike problemer.

Disse forbedringene er i tidlig forskning, så ikke forvent at de kommer på markedet før 2023. De ser imidlertid lovende ut.

Det skal legges til at Tesla også har en interessant idé om å samle ladningen av metalllag. I stedet for å bruke tynne kobberstrimler langs hele rullens lengde og bringe dem ut på bare ett sted (i midten), tar den dem umiddelbart frem ved å bruke den overlappede kuttekanten. Dette gjør at ladningene beveger seg en mye mindre avstand (motstand!), og kobber gir ekstra varmeoverføring til utsiden:

Stanford: Vi har redusert vekten på litiumionstrømavtakerne med 80 prosent. Energitettheten øker med 16-26 prosent.