22 Jahre Batterieanpassung
APR 03, 2020 Seitenansicht：417
Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien wurde Anfang der neunziger Jahre auf den Markt gebracht. Die Technologie hat wiederaufladbare Batterien hergestellt, die unter anderem in tragbaren elektronischen Geräten wie MP3-Playern, Laptops, Digitalkameras und Telefonen verwendet werden. Es ist zu hoffen, dass diese Batterien in Zukunft zum Antrieb von Elektro- und Hybrid-Elektrofahrzeugen verwendet werden. Es besteht jedoch Bedarf an einer massiven Verbesserung der Leistung, Energie und Lebensdauer der Lithium-Ionen-Batterien. daher der Wechsel von den herkömmlichen Elektroden in Mikrogröße zu neuen Elektroden aus Nanomaterial.
Die Nanotechnologie wird zur Herstellung von wiederaufladbaren Batterien für die Unterhaltungselektronik und andere Anwendungen verwendet. Die neue Technologie hat die Ladezeit eines Akkus und die verfügbare Leistung verbessert. Die Industrie bietet diese Vorteile, indem sie die Elektrodenoberflächen mit Nanopartikeln beschichtet, wodurch die Elektrodenoberfläche vergrößert wird und mehr Strom von einer Elektrode zur anderen und zur Elektrode fließt.
Die Verwendung von Nanophosphat-Lithium-Ionen-Batterien hat aufgrund der wachsenden Nachfrage nach elektronischen Geräten und Autos, die über einen längeren Zeitraum die Ladung behalten können, an Dynamik gewonnen.
Was ist eine Nanophosphat-Lithium-Ionen-Batterie?
Batterien haben Elektroden aus Phosphaten. Die Nanotechnologie wurde entwickelt, um diese Elektroden aus Konvektionsphosphaten aufgrund ihrer überlegenen Eigenschaften durch Nanophosphat zu ersetzen. Beispielsweise haben diese neuen Phosphate im Vergleich zu gewöhnlichem Phosphat eine bessere Leitfähigkeit und eine gleichmäßige Entladungsrate.
Die Kathodenelektrode ist mit Nanopartikeln beschichtet, die von einem Zehntel Mikrometer bis zu mehreren Mikrometern Durchmesser reichen. Diese Partikel erhöhen die Elektrodenoberfläche, denn sie bilden Cluster und breiten sich mit.
Darüber hinaus können die Partikel die Toxizität der konvektionellen Nanotechnologien vermeiden und die Umweltschutzstandards einhalten. Andererseits hat die Verwendung von Nanophosphat in Batterien eine Einschränkung. Die gewöhnlichen Lithium-Ionen-Batterien verwenden den Interkalationsprozess, der die Anzahl der Lithium-Ionen auf der Batterieelektrode ändert.
Darüber hinaus hat Nanophosphat eine größere Oberfläche, wodurch die Ionen schneller mit Elektroden reagieren, was zu höheren Leistungen führt. Die Nanotechnik erhöht die Effizienz von Produkten wie Hybridfahrzeugen und reduziert das Gewicht der Batterien, das für die Bereitstellung einer angemessenen Leistung erforderlich ist.
Darüber hinaus erhöht die Verwendung von Nanomaterialien die Haltbarkeit der Batterie. Daher werden die nanofähigen Batterien nicht nur in der Unterhaltungselektronik eingesetzt, sondern auch im Militär eingesetzt, um ein modernes Lot zu unterstützen, für das elektronische Geräte erforderlich sind, die alle mit Batterien gepudert sind. Zu diesen Geräten gehören Taschenlampen, Nachtsichtbrillen, Laptops, GPS und Radios.
Durch die neue Technologie muss kein zusätzliches Gewicht mehr getragen werden, da die Nanophosphat-Lithium-Ionen-Batterien leicht sind und keine zusätzlichen Batterien erforderlich sind, da sie zwischen den Ladevorgängen länger halten und eine längere Haltbarkeit haben.
Zukünftige Forschungen im Bereich der Nichttechnologie werden sich auf die Kostenreduzierung von Nanomaterialien konzentrieren, um eine großtechnische kommerzielle Anwendung zu ermöglichen.
Wie funktioniert eine Nanophosphat-Lithium-Ionen-Batterie?
Derzeit wird die Nanotechnologie zur Verbesserung der Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Diese wiederaufladbaren Batterien sind in elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen, Laptops, Elektrowerkzeugen und Autos immer beliebter geworden. Lithium-Ionen-Batterien bewegen Elektronen von einer Seite oder Elektroden zur anderen, wodurch Energie für die Stromversorgung Ihrer Geräte erzeugt wird.
Eine Seite ist die Kathode, die aus einem Metalloxid wie Kobaltoxid und einer Anode aus Kohlenstoff besteht. Zwischen den Elektroden befindet sich ein Elektrolyt, und Lithium-Ionen-Batterien enthalten eine Salzlösung aus Lithium-Ionen. Obwohl Lithium-Ionen-Batterien mehr Strom erzeugen können als andere, dauert das Aufladen dieser Zellen länger.
Die Nanotechnologie wird implementiert, um die Effizienz der Batterien zu verbessern und die Ladezeit zu verkürzen. Daher nutzen viele Forscher und Unternehmen diese Technologie, um bessere Batteriematerialien herzustellen. Nanomaterialien werden verwendet, um die Elektroden herzustellen, wodurch ihre Oberfläche vergrößert wird und somit die Bereiche vergrößert werden, die mit den Lithiumionen in Kontakt stehen. Darüber hinaus durchläuft der Akku mehrere Ladungen, die zwei- oder dreimal höher sind als bei einem herkömmlichen lithium-ionen-akku. Diese Änderungen wirken sich nicht auf die Batterieleistung aus.
Die Nanophosphatbatterien haben eine längere Lebensdauer, sind leichter und benötigen eine kürzere Ladezeit. Daher verbessert der Nanotechnologieprozess die Effizienz und Ladegeschwindigkeit der Batterien. Die Änderungen machen elektronische Geräte wie Laptops leichter und halten zwischen dem Aufladen länger.
Wird die Nanotechnologie zum Trend der Lithium-Ionen-Batterie?
Es wird erwartet, dass der weltweite Markt für nanotechnologiebasierte Batterien zwischen 2018 und 2022 um 17% zulegen wird. Die Lithium-Ionen-Batterietechnologie gibt es seit mehr als 20 Jahren. Die Einführung der Nanotechnologie soll die Batterien verbessern und somit eine Kombination aus Zuverlässigkeit, Energie, Sicherheit und Kosten erreichen. Die Lithium-Ionen-Batterie hat ein Anodenmaterial, das aufgrund hoher Reaktionen eine Explosion der Zellen verursacht. Daher sind die Nanostrukturen von Silizium und Zinn die neuen Anodenmaterialien.
Verschiedene Strategien werden verwendet, um eine stabile Lebensdauer und eine hohe Kapazität der Elektroden zu erreichen. Dazu gehören die Herstellung von Nanobeschichtungen oder Nanokompositen mit inerten Komponenten oder Kohlenstoff, die Verwendung von hohlen Nanostrukturen oder die Reduzierung der Partikelgröße auf den Nanobereich.
Obwohl die Nanotechnologie die Effizienz verbessern soll, beeinflussen die obigen Ansätze die Gesamtenergiedichte der Anodenmaterialien aufgrund eines höheren Gewichtsprozentsatzes infolge zusätzlicher inerter Komponenten oder Kohlenstoff. Die Hohlstrukturen tragen zu großen Hohlräumen bei, während die Materialien mit Nanogröße geringe Werte erzeugen Packungsdichte.
Andere Herausforderungen, die die Nanotechnologie betreffen, sind, dass die Syntheseverfahren Energie verbrauchen und somit zu den hohen Herstellungskosten beitragen. Das Herstellungsverfahren verursacht die Bildung von Agglomeraten, während die auf Elektroden verwendeten Nanomaterialien große Oberflächen aufweisen; daher die unangenehmen Reaktionen der Elektroden und des Elektrolyten.
Die Industrie wirkt diesen Nebenwirkungen entgegen, indem sie gut konzipierte Nanopartikelagglomerate herstellt und damit die technischen Probleme bei der Herstellung nanofähiger Anoden löst. In ähnlicher Weise gibt es Strategien, um effiziente Kathodenmaterialien mit Nanogröße zu entwerfen.
Die nanofähigen Batterien haben den Markt für Unterhaltungselektronik durchdrungen, und die Hersteller beschäftigen sich mit On-Grid-Speicheranwendungen. Darüber hinaus stellt die Industrie mit Hilfe der Nanotechnologie Lithium-Ionen-Batterien mit neuen und vielfältigen Anwendungen her.
Daher hat die Industrie ihre Forschungsanstrengungen auf die Entwicklung sicherer Elektrolyte und fortschrittlicher Elektroden durch den regelmäßigen Einsatz von Nanotechnologie und Nanomaterialien gerichtet.
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