Os desafios de armazenamento de energia nanotecnologia

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A nanotecnologia tem importantes contribuições a dar à eficiência do armazenamento de energia. Vários grupos de pesquisa de nanotecnologia demonstraram o potencial de baterias com cinco a dez vezes a densidade de energia de baterias de lítio actualmente disponíveis. Mas não pegar as chaves do carro para ir às compras bateria. Várias questões devem ser resolvidas antes que estas técnicas são incorporados em baterias de uma forma acessível.

• Eliminar quebra de silícioPesquisadores da Universidade de Stanford cresceram nanofios de silício em um aço inoxidável substrato (Uma estrutura em que uma substância pode ser cultivada ou depositado). Baterias construídas com ânodos utilizando estes nanofios de silício tem até dez vezes a densidade de energia de baterias de lítio convencionais.

  Os nanofios de silício eliminar o problema da fissuração de silício que ocorre quando se utiliza silício em massa. O craqueamento é causada por expansão de silício, uma vez que absorve os iões de lítio, enquanto a bateria é recarregada e a contracção de silício como a bateria está descarregada (quando os iões de lítio deixar o silício). Os pesquisadores descobriram que os nanofios de silício inchar e contrato, mas não crack.

• Superar os limites de densidade de potência: Os povos ocupados no MIT desenvolveram uma técnica para depositar os nanotubos de carbono alinhados sobre um substrato para ser utilizado como ânodo, e, possivelmente, o cátodo, em uma bateria de iões de lítio. As moléculas orgânicas ligados aos nanotubos de carbono ajudá-los a alinhar verticalmente sobre o substrato. As moléculas contêm diversos átomos de oxigénio que fornecem pontos de lítio que podem iões ligam a.

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  Este método pode aumentar a densidade de energia de baterias de lítio significativamente, possivelmente até dez vezes. A fabricante da bateria chamado Contorno Energy Systems licenciou esta tecnologia e está planejando usá-lo em sua próxima geração de baterias de lítio-íon.

• Prolongar a vida útil da bateria: Outro caminho promissor para aumentar a densidade de energia das baterias é a incorporação de enxofre no cátodo. O cátodo é o eléctrodo a que os iões de lítio para mover quando a bateria está descarregada. Em baterias de lítio-enxofre, o cátodo é uma combinação de carbono e enxofre convencional.

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  Os iões de lítio para anexar moléculas de enxofre e o carbono conduz electrões de e para os fios de fora da bateria. No entanto, o enxofre pode dissolver-se a partir do cátodo, o que limita a vida útil da bateria.

  Pesquisadores da Universidade de Waterloo demonstraram que poderiam reduzir significativamente a perda de enxofre do cátodo fabricando o carbono com muitos nanoporos pequenos cheios de enxofre.

  Vários pesquisadores vêm tentando há anos para obter baterias de lítio-enxofre de trabalhar por causa da reação eletroquímica com enxofre de lítio dá mais energia, o que deve tornar a densidade de energia das baterias de lítio-enxofre de cerca de três ou quatro vezes maior do que as baterias de lítio-íon. O trabalho desses pesquisadores nos aproxima o dia em baterias de lítio-enxofre irá tornar-se prático.