Yeni bir pil tasarımı elektrikli araçlara bir sarsıntı verebilir

Araştırmacılar tarafından MIT'de geliştirilen pil tasarımı tamamen yeni bir yaklaşım, elektrikli araçlar ve elektrik şebekesi mevcut piller hafif ve ucuz bir alternatif sağlayabilir. Teknolojisi sayesinde hızlı ve kolay bir klasik otomobilin içine gaz pompalama gibi piller "yakıt ikmali" yapabilir yeni bir pil, yenilikçi bir mimari dayanmaktadır taşıyıcı bir sıvı içinde asılı katı parçacıklar ve pompalanacak olan, yarı-katı akış hücresi olarak adlandırılan sistem üzerinden. Bu tasarım, pil aktif bileşenleri - pozitif ve negatif elektrotlar, ya da katotlar ve anotlar -, bir sıvı elektrolit asılı parçacıklar oluşur. Bu iki farklı süspansiyonlar, ince gözenekli membran bir filtre, bu ayrılmış sistemleri aracılığıyla pompalanan çalışmaları Ancak, malzeme bilimi W. Craig Carter profesörleri önderliğinde, Mihai Duduta '10 ve yüksek lisans öğrencisi Bryan Ho tarafından yürütülen ve -Ming Chiang. Bir kağıt açıklanan 20 Mayıs dergisinde yayımlanan Gelişmiş Enerji Malzemeleri . Kağıt araştırma bilim adamı Pimpa Limthongkul '02, doktora sonrası Vanessa Ahşap '10 ve lisansüstü öğrencisi Victor Brunini '08 ziyaret ederek ortak yazılmıştır yeni tasarımın önemli bir özelliği, pilin iki fonksiyon ayıran o kadar enerji depolamak gerekli ve gerektiğinde kullanılan bu enerji boşaltma ayrı bir fiziksel yapıları içine. (Konvansiyonel piller, depolama ve boşaltma hem de aynı yapı içinde yer alır.) Bu işlevleri ayırmak, bu pillerin daha verimli bir şekilde tasarlanmış olması anlamına gelir diyor, Chiang yeni tasarımı tam boyutunu ve maliyetini azaltmak için mümkün yapmalıdır yaklaşık yarısı mevcut seviyeleri, tüm yapısal destek ve konektörler dahil olmak üzere bir akü sistemi. Bu dramatik bir azalma konvansiyonel gaz veya dizel motorlu araçlar ile elektrikli araçlar, tam rekabetçi hale getirmek için anahtar olabilir, araştırmacılar söylüyorlar . başka potansiyel avantaj araç uygulamalarında, böyle bir sistemin sadece pil "yakıt ikmali" olasılığını izin verecek . sıvı bulamaç dışarı pompalama ve bir taze, tam şarjlı yedek pompalama, ya da zaman izin verir. sadece mevcut malzeme şarj seçeneği hala korurken, bir pit stop lastikleri gibi tanklar takas Akış pilleri bazı var zaman, ama çok düşük enerji yoğunluğu (belirli bir hacim saklanabilir enerji miktarı) ile sıvı kullanılır. Bu nedenle, mevcut akışı pilleri, yakıt hücreleri daha fazla yer almak ve onların sıvı hızlı pompalama gerektiren, daha da etkinliğini azaltan yeni bir yarı-katı akış pil Chiang öncülük ve meslektaşları bu sınırlama üstesinden gelmek, 10 kat artış sağlayan mevcut sıvı akış piller, geleneksel lityum-iyon pillere göre daha düşük maliyetli üretim içinde enerji yoğunluğu. Malzeme gibi yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir, çünkü gücünü teslim hızla pompalanan ihtiyaç duymaz. "Bu tür harmanlar," Çan diyor. Süspansiyonlar göz ve siyah çamur gibi akan ve yukarı taşınması için petrol yerine kullanılan sonunda olabilir Çünkü, Carter diyor, "Biz 'Cambridge ham.' Diyoruz" Çan'ın ekibi tarafından temel anlayış bu temel birleştirmek için mümkün olması olurdu ki pil 'katı maddelerin bir sıvı süspansiyon yapılacak küçük parçacıklara azaltarak lityum-iyon pillerin kanıtlanmış kimya ile sulu akış pillerin yapısı çoğunlukla oluşur bile yol bataklığa benzer bir sıvı gibi akabilir katı parçacıklar. Carter, "Biz iki kanıtlanmış teknolojileri kullanarak ve onları bir araya koyuyorduk" diyor araçların potansiyel uygulamalara ek olarak, yeni bir pil sistemi, düşük maliyetle çok büyük boyutlarda büyütülüyor olabilir. Bu özellikle potansiyel aralıklı, öngörülemeyen kaynaklar, rüzgar ve güneş enerjisi elektrikli ızgara güç için pratik olarak yapma programları, büyük ölçekli elektrik depolama için çok uygun hale getirir. ekibi için yola çıktı "şarj edilebilir pil yeniden icat" diyor Chiang . Ama bir tasarım mimarisi, çünkü onlar geldi cihaz, potansiyel olarak yeni bir pil sistemlerinin bir bütün aile "herhangi bir özel kimya ile bağlantılı değildir." Çan ve arkadaşları şimdi yarı içinde kullanılabilecek farklı kimyasal kombinasyonları keşfetmek . -katı akış sistemi. Chiang, "Biz bugün pratikte geliştirilen ne olabilir anlamaya" diyor, "ama daha iyi malzemeler gelmek gibi, biz bu mimari şekilde uyarlayabilirsiniz." Yuri Gogotsi, Seçkin Üniversite Drexel Üniversitesi Profesör ve Drexel Nanoteknoloji Enstitüsü müdürü, "yarı katı bir lityum-iyon pil gösteri bulamaç-tipi aktif maddeler elektrik enerjisinin depolanması için kullanılan olabileceğini gösteren önemli bir atılım" diyor. Bu avans, diyor, "enerji geleceği için büyük bir öneme sahiptir üretim ve depolama " Gogotsi uyardı Böyle bir pil bir pratik, ticari versiyonu daha iyi katot ve anot malzemeleri ve elektrolit bulmak için araştırma gerektirdiğini, ancak ekliyor: "Ben temel sorunları ele alınamaz görmüyorum bu öncelikle . mühendislik konuları. Tabii ki, maliyet ve performans açısından mevcut pil ile rekabet edebilecek çalışma sistemleri geliştirerek yıl sürer. " olan önceki MIT spinoff A123 Sistemleri, 2001 kurucu liderliğindeki lityum-iyon batarya kimyaları üzerine anlayışlar Chiang, iki teknoloji diyor tamamlayıcı niteliktedir ve farklı potansiyel uygulamalar adresi. Excel alanlarda A123 Kullanıcı pil - Örneğin, yeni bir yarı-katı akış pil muhtemelen küçük araçları gibi uygulamaları veya çok yüksek güç öbekler gerekli uygun olması asla 24M olarak adlandırılan yeni teknoloji, bir şirketin lisanslı ediliyor Teknolojileri, şirketin başkanı girişimci Throop Wilder ile birlikte Çan ve Carter tarafından geçen yaz kurdu. Şirket zaten girişim sermayesi ve federal araştırma finansmanı daha daha ABD doları 16 milyon gündeme sahip. teknolojinin gelişimi kısmen ABD Savunma Savunma Gelişmiş Araştırma Projeleri Ajansı ve İleri Araştırma Projeleri Ajansı hibe tarafından finanse edilen (ARPA-E) Enerji . Teknoloji Sürekli araştırma kısmen proje üzerinde çalışan bazı yeni MIT mezunları takımın bir parçası 24M, yer alıyor; MIT, profesörler Angela Belcher ve Paula Hammond eş araştırmacılar; ve Rutgers Profesör Glenn Amatucci. Eylül 2010'da verilen bir üç yıllık ARPA-E hibe kapsamında, takımın devam eden çalışma,, hedefi Hibe döneminin sonunda, sahip için "bir tam işleyen, indirgenmiş ölçekte bir prototip sistem," Çan , mevcut elektrikli araç piller için bir yedek olarak üretimi için tasarlanmış hazır diyor .