Améliorer les batteries avec la nanotechnologie

La nanotechnologie a beaucoup à apporter à l'efficacité du stockage de l'énergie. Notez que les types de batteries où nano fait une différence sont ceux dans les voitures, les ordinateurs portables, et les sauvegardes de puissance industriels, plutôt que les batteries qui roulent dans votre tiroir de la cuisine.

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Batteries plus efficaces grâce nano

Alors, comment ne piles nanotechnologie d'aide à travailler plus efficacement? Un facteur essentiel de l'efficacité de la batterie est la la densité de puissance, ou combien d'énergie électrique d'une batterie peut fournir par poids. Parmi les différents types de piles, les batteries lithium-ion ont une densité de puissance la plus grande, ce qui explique pourquoi ils sont utilisés dans les ordinateurs portables et les voitures électriques.

Batteries lithium-ion peuvent stocker la même quantité d'énergie qu'une batterie nickel-hydrure métallique dans un emballage léger et plus petit. Fabricants lithium-ion prévoient que leurs piles durent environ dix ans, environ quatre ans de plus que les batteries au nickel-métal hydrure.




Cependant, les batteries lithium-ion sont plus lents à charger et avoir des problèmes de sécurité. (Par exemple, dans un cas médiatisé il ya quelques années, les batteries lithium-ion dans les ordinateurs portables pris feu.) Beaucoup d'entreprises explorent l'utilisation de la nanotechnologie pour changer le matériel utilisé dans les électrodes de batteries lithium-ion.

Chaque société a utilisé sa propre composition de matériau exclusif, tant pour réduire le risque d'incendie de la batterie et à intégrer la capacité d'une surface nanostructuré pour augmenter la surface sur les électrodes. Cette augmentation de la surface offre plus de places pour les ions lithium de prendre contact, permettant une plus grande densité de puissance et plus rapide décharge de la batterie et la recharge.

Nous attendons les prochaines étapes dans l'amélioration des batteries à base de nano-pour augmenter la densité de puissance par rapport aux batteries lithium-ion conventionnelles de cinq à dix fois. Ces changements devraient rendre les ordinateurs portables légers, leur permettre d'aller un temps plus long avant de la recharger.

Ces améliorations, toutefois, dépendent les choix des fabricants. Par exemple, les voitures électriques peuvent être capables de courir quelques centaines de miles entre les recharges ou peuvent contenir des batteries plus petites et moins coûteuses.

Améliorations futures de la nanotechnologie à piles

Utilisation de la nanotechnologie dans la fabrication de batteries pourraient augmenter la puissance disponible de la batterie grâce à plusieurs méthodes en cours de développement aujourd'hui. Par example:

  • Le revêtement de la surface de l'électrode avec des nanoparticules, des nanofils, ou d'autres nanostructures: Parce que l'anode est l'endroit où les ions lithium sont stockées lorsque la batterie est chargée, ce qui augmente le nombre des ions stockés augmente la puissance électrique stockée de.

    Différents chercheurs et les entreprises qui travaillent avec des batteries lithium-ion ont utilisé nanomatériaux pour développer anodes avec une plus grande densité d'emplacements à laquelle les ions lithium peuvent attacher. Cette technique augmente la surface des électrodes, ce qui permet plus d'ions lithium devant être stockés.

  • Modification des atomes à laquelle les obligations de lithium: La modification de ces atomes modifie la réaction électrochimique, ce qui pourrait dégager davantage d'énergie, ce qui augmente la puissance produite par la pile pour tout poids donné.

Ces techniques pourraient augmenter l'efficacité des véhicules hybrides ou électriques en réduisant considérablement le poids de la batterie ou en augmentant leur portée.


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