Los desafíos de almacenamiento de energía nanotecnología
La nanotecnología tiene importantes contribuciones que hacer a la eficiencia de almacenamiento de energía. Varios grupos de investigación de nanotecnología han demostrado el potencial de las baterías con cinco a diez veces la densidad de potencia de las baterías de iones de litio disponibles en la actualidad. Pero no agarrar las llaves del coche para ir de compras de la batería. Varios problemas deben ser resueltos antes de que estas técnicas se incorporan en las baterías de una manera asequible.
Eliminar el craqueo de silicioInvestigadores de la Universidad de Stanford han crecido nanocables de silicio en un acero inoxidable sustrato (Una estructura en la que una sustancia se puede cultivar o depositado). Baterías construidas con ánodos utilizando estos nanocables de silicio tienen hasta diez veces la densidad de potencia de las baterías de iones de litio convencionales.
Los nanocables de silicio eliminar el problema de agrietamiento de silicio que se produce al utilizar silicio en masa. El craqueo es causada por la inflamación de silicio a medida que absorbe los iones de litio, mientras que la batería se recarga y se descarga la contracción de silicio como la batería (cuando los iones de litio dejan el silicio). Los investigadores encontraron que los nanocables de silicio se hinchan y se contraen, pero no se agrietan.
Superar los límites de densidad de potencia: Las gente ocupada en el MIT han desarrollado una técnica para depositar los nanotubos de carbono alineados sobre un sustrato para su uso como el ánodo, y posiblemente el cátodo, en una batería de iones de litio. Las moléculas orgánicas unidas a los nanotubos de carbono ayudan a alinear verticalmente sobre el sustrato. Las moléculas contienen muchos átomos de oxígeno que proporcionan puntos de que el litio iones pueden unirse a.
Este método podría aumentar la densidad de potencia de las baterías de iones de litio de manera significativa, posiblemente hasta diez veces. Un fabricante de baterías llamado contorno Sistemas de Energía ha licenciado esta tecnología y se vaya a utilizar en su próxima generación de baterías de iones de litio.
Prolongar la vida útil de la batería: Otra forma prometedora para aumentar la densidad de potencia de las baterías es incorporar azufre en el cátodo. El cátodo es el electrodo que los iones de litio se mueven a cuando la batería está descargada. En las baterías de litio-azufre, el cátodo es una combinación de carbón convencional y azufre.
Los iones de litio se unen a moléculas de azufre y el carbono conduce electrones a y desde los cables fuera de la batería. Sin embargo, el azufre puede disolver desde el cátodo, lo que limita la vida de la batería.
Investigadores de la Universidad de Waterloo demostraron que podían reducir significativamente la pérdida de azufre desde el cátodo al fabricar el carbono con muchas pequeñas nanoporos llenos de azufre.
Varios investigadores han estado intentando durante años para conseguir baterías de litio-azufre para trabajar debido a la reacción electroquímica con azufre de litio emite más energía, lo que debería hacer la densidad de potencia de las baterías de litio-azufre sobre tres o cuatro veces mayor que las baterías de iones de litio. El trabajo de estos investigadores nos acerca el día en que las baterías de litio-azufre se convertirán en práctica.