Batterietechnologie wird 3D
Ich habe kürzlich gelesen, dass A123, der US-Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien, Gegenstand eines Übernahmeangebots von Chinesen ist Autoteile-Hersteller Wanxiang Group. Bis jetzt war A123 ein Aushängeschild für grüne Innovation und Herstellung in den USA. Aber in der Tat ist der Batteriehersteller am Rande der Insolvenz geraten und erhielt im Jahr 2009 ein von der Federal Reserve garantiertes Darlehen in Höhe von 249 Millionen Dollar. "Schwache Nachfrage nach Elektroautos" wurde als Ursache genannt. Wanxiang hat eine Geschichte davon, beschädigte, aber potentiell wertvolle Industriewerte in den USA zu erschnüffeln und zu kaufen.
Es ist interessant, dass A123 zuletzt in Waltham, Massachusetts, ansässig war. Dort wurde nicht nur die "Waltham-Uhr" hergestellt (die Schweizer kamen und baten um Besichtigung der Massenproduktionsanlage, aus der die Schweizer Uhrenindustrie hervorging), das sehr frühe "Orient" -Motorrad war auch ein von Waltham hergestelltes Produkt. Viele der ursprünglichen Backsteingebäude sind erhalten.
Als ein weiterer Indikator dafür, ob es in den USA eine aufstrebende "grüne Industrie" gibt, die vor einem Jahr im August Wohlstand durch die Entwicklung und den Verkauf von Technologien brachte, fünf große US-Hersteller von Solarmodulen gingen Pleite, darunter Solyndra, die kürzlich eine Kreditgarantie von einer halben Milliarde Dollar von der Fed erhalten hatte.
Sogenannte saubere Technologien, wie Hybridautos, Solarstrom, usw., drehen sich um teuer zu sein, erschwinglich nur von den oberen bis mittleren und oberen. Da es in der Regel Mitglieder dieser Klasse sind, die die Nachrichten recherchieren und berichten, gehen sie davon aus, dass alle so komfortabel leben wie sie, und deshalb können sie solche Projekte wie das Hybridauto Chevy Volt ernst nehmen, dessen Produktion wegen niedriger Produktion eingestellt wurde Nachfrage.
Elektrizität kommt nicht nur magisch "aus der Wand" - 90 Prozent davon entstehen durch Verbrennung von Brennstoffen oder durch Atomkraft. Obwohl die Kohle auf etwa 40 Prozent der Stromerzeugung gefallen ist (Erdgas ist in der neuen Ära des "Fracking" auf 23 Prozent gestiegen), produzieren die USA jährlich rund eine Milliarde Tonnen Kohle. Das ergibt eine 10.000 Tonnen schwere Zugladung, die alle fünf Minuten verschifft wird.
Der Antrieb von Elektrofahrzeugen hängt derzeit vom Einsatz von Batterien ab, von denen der Lithium-Ionen-Typ mit seinen vielen Varianten am besten zu sein scheint versprechen. Die derzeitigen Arten von Lithium-Ionen-Batterien basieren auf verschiedenen Arten von festen Elektroden (Graphit, Lithium-Eisen-Phosphat, Spinell usw.), die miteinander durch irgendeine Art von flüssigem Elektrolyt kommunizieren. Ein Trend ist es, den Elektroden eine poröse Struktur zu geben, die ihre Oberfläche vergrößert, so dass sich mehr Li-Ionen dort anlagern können. Die Geschwindigkeit der Ladung / Entladung hängt davon ab, wie schnell die Ionen in diese poröse Struktur eintreten oder diese verlassen können.
Die Lithium-Polymer-Variante verwendet einen Festpolymerelektrolyten. Dies kann die Batterie kompakter machen, aber die Geschwindigkeit der Ionenbewegung durch den Feststoff hängt davon ab, wie dick sie ist. Um die interne Leckage, die Wärmeentwicklung und die Verschlechterung der Batterie zu verringern, müssen die beiden Elektroden getrennt gehalten werden. Li-Polymer-Batterien können flexibel gemacht werden, so dass sie für engere Verpackungen aufgerollt werden können.
Es werden jetzt sogenannte 3D-Li-Ionen-Batterien entwickelt. Anstelle der üblichen dreischichtigen Struktur von Kathode / Elektrolyt / Anode sind die Elektroden wie zwei verschiedene Arten von Stahlwolle miteinander verwoben, wobei der Festelektrolyt die Form einer Polymerschicht annimmt, die abgeschieden wird, um die gesamte Oberfläche einer der Elektroden zu bedecken . Da die zwei Elektroden in der Sprache dieser Erfindung "verzahnt" sind, kann der Abstand zwischen ihnen, getrennt durch die Festelektrolytschicht, nur 20 Milliardstel Meter oder 0,0000008 Inch betragen. Dies ist 0,0002 die Dicke eines menschlichen Haares.
Als Beispiel für eine "ineinandergreifende Struktur" betrachte man die menschliche Lunge, die winzige Luftdurchgänge mit einer Gesamtfläche kombiniert, die der eines Tennisplatzes mit einem ebenso großen Volumen entspricht das Netz der Blutkapillaren, das von ihm nur durch die dünnste der Membranen getrennt ist, durch die der Gasaustausch durch die Diffusion stattfindet.
Die Elektroden einiger zukünftiger 3D-Batterien sollen aus Silizium-Nanodrähten bestehen, mit Zinn plattiert sein und eine um 10.000-fach größere Gesamtoberfläche der Elektrode als die heutigen Lithiumionen-Batterieelektroden haben.
Das Problem, wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, ist, dass eine sehr große Ladungsmenge von der Gegenelektrode durch eine sehr dünne Polymerschicht getrennt wird, die perfekt und frei von kleinen Löchern bleiben muss. Prieto Battery , Colorado R & D; Operation, sagt, dass nicht nur seine vorgesehene Polymerelektrolytschicht pinhole-frei ist, es ist auch irgendwie selbstheilend.
Ich schaute auf eine Website zum Thema dieser dünnen Elektrolyte, und es erwähnt das Risiko beteiligt mehr und mehr Energie ist auf einer Seite einer extrem dünnen Schicht angehäuft. Dennoch scheinen diese Prieto-Leute überzeugt zu sein, dass sie mit einer Stage One 3D-Batterie in zwei Jahren auf der Basis von Nanodrähten, aber auf Kupferschaum, auf den Markt kommen können. Darüber hinaus erfordert dieses Konzept keine Verwendung von teurem Kobalt oder Platin, und die einzige aktive Chemikalie, die verwendet wird, soll Citronensäure sein, die den Zitrusfrüchten ihren scharfen Geschmack verleiht.
Ich werde von Zeit zu Zeit darauf stoßen.
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