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Methode zur Reduzierung der Ladezeiten des Akkus

Methode zur Reduzierung der Ladezeiten des Akkus

Eines der größten Probleme mit Batterien ist die Zeit, die zum Aufladen benötigt wird.

Jetzt haben Ibrahim Abou Hamad von der Mississippi State University und sein Team eine völlig neue Technik zum Laden von Lithium-Ionen-Batterien vorgestellt, die zu exponentiellen Verbesserungen der Ladezeiten führen könnte.

Das Ende einer Lithiumbatterie, die Anode, besteht aus einer Graphitelektrode, dh einem Stapel Graphenschichten, die in einen Elektrolyten aus Propylencarbonat- und Ethylencarbonatmolekülen getaucht sind, durch die die Partikel diffundieren. Lithiumionen und Hexafluorophosphat. Während des Ladens drückt ein elektrisches Feld die Lithiumionen in die Graphenschichten, wo sie eine Potentialbarriere überwinden müssen, um eingebettet und gespeichert zu werden. Dieser Vorgang wird als Interkalation bezeichnet.

Das Mississippi-Team hat die Bewegung dieser Ionen und Moleküle untersucht, indem es ein Computermodell der auf sie einwirkenden Kräfte erstellt hat. Sein Modell besteht aus 160 Kohlenstoffatomen, die in vier Graphenschichten angeordnet sind, 69 Molekülen Propylencarbonat und 87 Molekülen Ethylencarbonat, die einen flüssigen Elektrolyten bilden, und schließlich zwei Hexafluorophosphationen und 10 Lithiumionen. Sie legen dann ein elektrisches Feld durch dieses System an und sehen, was passiert.

Es stellt sich heraus, dass, während das elektrische Feld die Lithiumionen in Richtung des Graphens drückt, der Geschwindigkeitsbegrenzungsschritt der Interkalationsprozess ist; die Geschwindigkeit, mit der Lithiumionen die Potentialbarriere passieren und in das Innere von Graphen gelangen können.

Was Hamad und seine Kollegen entdeckt haben, ist ein relativ einfacher Weg, um diese Hürde zu überwinden. Der Trick besteht darin, dem Ladungsfeld ein oszillierendes elektrisches Feld zu überlagern. Dies hilft den Lithiumionen, über die Barriere zu springen.

Quelle: Technology Review Blogs


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