JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi. ECF

Teksasin Houstonissa sijaitsevan Rice Universityn tutkijat ovat havainneet, että erityisten vikojen sijoittaminen litiumrautafosfaattipohjaisien katodien kidehilaan laajentaa mahdollisuuksia, joiden kautta litiumionit kulkevat. Laskelmien mukaan viat voisivat parantaa suorituskykyä jopa kaksi suuruusluokkaa. Sama periaate voi parantaa suorituskykyä myös muissa akkutyypeissä.

Viat, joissa rauta-atomit ovat paikoissa, joissa litiumin tulisi olla haittaavat litiumin liikkumista kidehilan sisällä, katsotaan olevan haitallisia akun suorituskyvylle. Litiumrautafosfaatin tapauksessa tutkijat kuitenkin havaitsivat, että viat luovat katodin sisällä useita kiertoteitä ja mahdollistavat siten litiumionien pääsyn reaktiorintamaan laajemmalla pinnalla. Tämä auttaa parantamaan akkujen varaus- tai purkamisnopeutta.

Litiumrautafosfaatti on laajalti käytetty katodimateriaali litiumioniakuissa ja se toimii myös hyvänä mallijärjestelmänä akkujen työjaksoprosessien taustalla olevan fysiikan tutkimiseen, toteaa Ricen materiaalitutkija Ming Tang.

Kun litiumia lisätään, katodi muuttuu litiumköyhästä litiumrikkaaksi. Kun pintareaktion kinetiikka on hidasta, litium voidaan viedä litiumrautafosfaattiin vain kapealla pinta-alueella faasirajan ympärillä. Tämä ilmiö rajoittaa akun varausnopeutta.

Jos vikoja ei ole, litium pääsee vain tälle pienelle alueelle aivan faasirajan ympärillä. Vikakohdat voivat kuitenkin tehdä litiumin ujuttamisen yhtenäisemmäksi, joten raja liikkuu nopeammin ja akku latautuu nopeammin.

- Jos pakotat virheettömän katodin latautumaan nopeasti käyttämällä suurta jännitettä, pinnalla on erittäin suuri paikallinen litiumvirta ja tämä voi vaurioittaa katodia. Tämä ongelma voidaan ratkaista käyttämällä vikoja levittämään vuota koko katodin pintaan, Tang kuvaa.

Vikapitoisuutta voitaisiin Tangin mukaan hallita materiaalin hehkuttamisella. Viat mahdollistaisivat käyttää myös nanokiteitä suurempia katodipartikkeleita energiatehokkuuden parantamiseksi ja pinnan heikkenemisen vähentämiseksi. Mielenkiintoinen ennuste mallista on, että optimaalinen vikakonfiguraatio riippuu myös hiukkasten muodosta.

Tang toteaa, että laskentamallia voitaisiin soveltaa yleisenä strategiana faasia muuttavien akkuyhdisteiden parantamiseksi. Rakenteellisissa materiaaleissa, kuten teräksessä ja keramiikassa tutkijat leikkivät virheillä koko ajan tehdäkseen materiaaleista vahvempia. Temppua ei oikein ole hyödynnetty akkujen parissa.

- Yleensä ihmiset näkevät viat häiriöinä, jotka on poistettava. Mutta uskomme, että voimme muuttaa viat ystäväksi paremman energian varastoinnin mahdollistamiseksi, filosofoi Ming Tang.

Veijo Hänninen
Nanobittejä 13.12.2019

 

Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus

Teknologia19 – Aalto-yliopiston kyberturvallisuusprofessori Jarno Limnéll uskoo, että luotettavuudesta voi tulla suomalaisten yritysten suurin myyntivaltti tulevaisuudessa. – Tärkein kysymys on tulevaisuudessa, kehen ja mihin voimme luottaa. Luottamuksesta on tulossa hyvin arvokas aineeton pääoma yrityksille, Limnéll sanoi eilen messukeskuksessa.

Lue lisää...

Korteilla vauhtia IoT-kehitykseen

Sulautetun laitteen kehitys onnistuu useimmiten helpoiten valmiiden moduulien avulla. Nykyään niitä saa myös tehokkailla Apollo Lake -sarjan prosessoreilla varustettuna.

Lue lisää...
 
 
ETN_fi Finnish led tube manufacturer Valtavalo appoints new managing director. Valtavalolle uusi toimitusjohtaja https://t.co/Z0zCCKbUrt
ETN_fi Do you feel secure? https://t.co/vBQmI7oFKO
ETN_fi Lenovo introduces the 1st ever laptop with 5G connectivity embedded inside at CES: Maailman ensimmäinen 5G-läppäri https://t.co/fdW5qtqMso
ETN_fi Etteplan aims to become a 500M euros company in 5 yrs. https://t.co/BUv7kx3lbZ
ETN_fi First ever demo on shipping food by drones in Sweden: https://t.co/cbd7cP73Su

Sponsors



congatec is a leading supplier of industrial computer modules using the standard form factors COM Express, Qseven and SMARC as well as single board computers and EDM services. congatec’s products can be used in a variety of industries and applications, such as industrial automation, medical, entertainment, transportation, telecommunication, test & measurement and point-of-sale.


Presentors


AFRY (previous ÅF Pöyry) offers customized SW, HW and mechatronics services to the embedded and industrial IoT-markets. Based on your needs we deliver requirement specification, design, implementation, manufactured product and maintenance for your intelligent and connected systems. AFRY has many years' experience in providing air-born products with high demands on quality and traceability, robust end-to-cloud solutions as well as cost-efficient end user products. We also provide expert consultants.


Kontron is a global leader in embedded computing technology (ECT). As a part of technology group S&T, Kontron offers a combined portfolio of secure hardware, middleware and services for Internet of Things (IoT) and Industry 4.0 applications. With its standard products and tailor-made solutions based on highly reliable state-of-the-art embedded technologies, Kontron provides secure and innovative applications for a variety of industries.




Rutronik has developed from a “one-man-company” into one of the worldwide leading broadline distributors, employing more than 1,600. In the electronic components market, Rutronik currently ranks 11th worldwide and is the third largest European distributor. The product range includes semiconductors, passive and electromechanical components as well as embedded boards, storage technologies, displays and wireless products.





ECF template