Onderzoekers aan de Cornell Universiteit hebben een elektrische voertuig (EV) batterij ontwikkeld die in slechts vijf minuten volledig kan opladen. De ontdekking, gepubliceerd in het tijdschrift Joule op 16 januari, heeft als doel bij te dragen aan het verlagen van de kosten van EV’s.
Een van de belangrijkste obstakels voor de bredere adoptie van elektrische auto’s is de zogenaamde ‘range anxiety’. Momenteel hebben EV-batterijen enkele uren nodig om volledig op te laden, waardoor ze minder geschikt zijn voor langeafstandsreizen. De noodzaak van frequente stops en langere laadtijden draagt aanzienlijk bij aan de totale reistijd.
“Ons doel was om batterij-elektrodeontwerpen te creëren die kunnen opladen en ontladen op een manier die overeenkomt met de dagelijkse routine van mensen,” zei Shuo Jin, een promovendus aan de Cornell Universiteit.
“In praktische termen willen we dat onze elektronische apparaten snel opladen en lang meegaan. Daarom hebben we een uniek anodemateriaal genaamd indium geïdentificeerd, dat effectief kan samenwerken met verschillende kathodematerialen om een batterij te creëren die snel oplaadt en langzaam ontladt,” legde Dr. Shuo Jin, de hoofdauteur van de studie, uit. Hij heeft een doctoraat in de Chemische en Biochemische Technologie.
Het onderzoeksteam identificeerde indium als een materiaal dat aan lithium-ionbatterijen kan worden toegevoegd om het oplaadproces te versnellen. Het werkt door het “Damköhler-getal” van de reacties die plaatsvinden in de batterij te verlagen. Het Damköhler-getal meet de snelheid waarmee chemische reacties plaatsvinden in vergelijking met de snelheid van materiaaltransport naar de reactieplaats. Door indium als een anode te gebruiken, wordt het Damköhler-getal van de batterij verlaagd, waardoor snel opladen mogelijk is.
“De belangrijkste innovatieve ontdekking is dat we een ontwerpprincipe hebben gevonden dat de indium-ionen aan de anode van de batterij in staat stelt vrij te bewegen, de juiste configuratie te vinden en vervolgens deel te nemen aan de opslagreactie,” zei Archer. “Het resultaat is dat de elektrode in elke oplaadcyclus in een stabiele morfologische toestand blijft. Dit maakt het mogelijk om onze nieuwe sneloplader-batterijen duizenden keren op te laden en te ontladen.”
Hoewel deze nieuwe batterijen, in combinatie met draadloos opladen, de EV-markt kunnen revolutioneren, merken de onderzoekers op dat hun prototype nog experimenteel is en niet erg praktisch. Indium is een zwaar materiaal, en de voordelen van snel opladen zouden worden gecompenseerd door het gewicht ervan.
Echter, net als bij elk onderzoek, is dit slechts een startpunt. Archer suggereert dat deze ontdekking kan worden gebruikt voor computationele chemische modellering, mogelijk met behulp van generatieve kunstmatige intelligentie-tools, om te onderzoeken welke andere lichtgewicht materialen met vergelijkbare Damköhler-getallen hetzelfde effect kunnen bereiken. De professor legde uit dat onontdekte legeringsmetalen dezelfde eigenschappen als indium zouden kunnen hebben, en AI-modellering zou een nieuwe doorbraak kunnen opleveren.
Veelgestelde vragen (FAQ) gebaseerd op belangrijke onderwerpen en informatie uit het artikel:
1. Welke ontdekking publiceerden onderzoekers aan de Cornell Universiteit?
Onderzoekers aan de Cornell Universiteit hebben een elektrische voertuig (EV) batterij ontwikkeld die in slechts vijf minuten volledig kan opladen.
2. Wat is de belangrijkste uitdaging voor de adoptie van elektrische auto’s?
De belangrijkste uitdaging voor de bredere adoptie van elektrische auto’s is de ‘range anxiety’. Momenteel hebben EV-batterijen enkele uren nodig om volledig op te laden, waardoor ze minder geschikt zijn voor langeafstandsreizen.
3. Wat waren de doelen van de onderzoekers aan de Cornell Universiteit?
De onderzoekers wilden batterij-elektrodeontwerpen creëren die kunnen opladen en ontladen op een manier die overeenkomt met de dagelijkse routine van mensen. Ze wilden een batterij creëren die snel oplaadt en langzaam ontladt.
4. Hoe werkt het materiaal genaamd indium?
Het onderzoeksteam identificeerde indium als een materiaal dat aan lithium-ionbatterijen kan worden toegevoegd om het oplaadproces te versnellen. Het werkt door het “Damköhler-getal” van de reacties die plaatsvinden in de batterij te verlagen.
5. Welke voordelen brengt het gebruik van indium in EV-batterijen met zich mee?
Door indium als anode te gebruiken, wordt het Damköhler-getal van de batterij verlaagd, waardoor snel opladen mogelijk is. In elke oplaadcyclus blijft de elektrode in een stabiele morfologische toestand, waardoor herhaaldelijk opladen en ontladen duizenden keren kan plaatsvinden.
6. Is het indium-batterijprototype praktisch?
De onderzoekers merken op dat hun indium-batterijprototype nog experimenteel is en niet erg praktisch. Indium is een zwaar materiaal, en de voordelen van snel opladen zouden worden gecompenseerd door het gewicht ervan.
7. Hoe kan deze ontdekking in de toekomst worden gebruikt?
Het voorstel is om deze ontdekking te gebruiken voor computationele chemische modellering, mogelijk met behulp van generatieve kunstmatige intelligentie-tools, om andere lichtgewicht materialen met vergelijkbare eigenschappen te onderzoeken die hetzelfde effect kunnen bereiken.
Definities van Belangrijke Termen:
– EV: Elektrisch Voertuig.
– Range anxiety: De angst voor onvoldoende batterijbereik in elektrische voertuigen om lange afstanden af te leggen.
– Damköhler-getal: Een maatstaf voor de snelheid van chemische reacties in vergelijking met de snelheid van materiaaltransport naar de reactieplaats.
Suggesties voor Gerelateerde Links:
– Cornell Universiteit
– Tijdschrift Joule
The source of the article is from the blog anexartiti.gr