Lithiumpolymerbatterier för elfordon

Jag kan ta mig till KTH i nästa vecka. Har de nån läsesal där det är bara att kliva på efter arbetstid?

Man måste väl köpa nåt jävla kort för femtio spänn till kopiatorn också. Då är det bättre att köpa krian på nätet. Ska försöka göra en fuling med digitalkameran.

Starke Adolf, jag håller tummarna. Ibland kan man lyckas få tag på en artikel om man tigger och ber från nån forskare som har tillgång till publikationen elektroniskt på någon institution. Men inte alltid det lyckas. Vill man slippa något eventuellt digitalt fingeravtryck kan man ju alltid skiva ut artikeln och scanna in den igen.

Jag giver mig åstad till Kungliga Tekniska med väloljat munläder och förskärarn i försåt.....

Ve den som står ivägen

Inte bara guld och gröna skogar visar det sig.....

http://www.technologyreview.com/Nano...0000/?nlid=785

Friday, January 04, 2008

Super-Charging Lithium Batteries
Nanowire electrodes could improve the performance of electric vehicles.

By Peter Fairley

Swelling nanowires: Upon charging with lithium ions, these silicon nanowires swell from 89 nanometers wide (top) to 141 nanometers wide and elongate (bottom); they can accommodate 10 times more lithium ions than conventional graphite electrodes can. As a result, the nanowires could more than triple the energy capacity of lithium batteries.

Existing lithium batteries can enable battery-powered electrical vehicles to travel hundreds of miles on a charge, prompting a race among major automakers to demonstrate that the batteries are safe and durable enough for mass marketing. Battery developers, meanwhile, continue to push lithium performance. Last month, Stanford University materials scientists unveiled a nanowire electrode that could more than triple lithium batteries' energy storage capacity and improve their safety.

The development, reported in the scientific journal Nature Materials, stems from the labs of nanowire innovator Yi Cui and battery expert Robert Huggins at Stanford's Materials Science and Engineering Department. The researchers show that nanowires of silicon just a few atoms across can function as high-capacity electrodes, absorbing and releasing about 10 times more lithium ions than the graphite electrodes that are commonly used today.

Charging a lithium battery usually means moving lithium ions from the battery's positive electrode or cathode into its negative electrode or anode. Silicon has the right electrochemical affinity for lithium ions to make it a promising material for anodes. In fact, until now, it has been a bit too promising. Silicon anodes absorb too much lithium. Upon charging, the silicon anodes swell to four times their previous volume, fracturing the material. After just a few charging cycles, the anodes are finished.

Nanowires, in contrast, take the swelling in stride. The Stanford collaborators' silicon nanowires swell when charged from 89 nanometers wide to 141 nanometers wide and simultaneously elongate, thereby releasing the strain. They show no signs of mechanical failure after more than 20 cycles.

Nor, according to Cui, do the silicon nanowires appear as susceptible as graphite to typical failure mechanisms that cause safety problems (including fires that prompted new rules from the U.S. Department of Transportation this week limiting lithium batteries in checked luggage). "Potentially, silicon is going to be much safer than carbon," says Cui, who points out that improved safety could be key to lithium's future acceptance in vehicles. "It only takes an accident or two to destroy a technology." He says that testing over many more cycles is under way to confirm the silicon-nanowire anode's enhanced durability and safety.

The downside is that the nanowire growth process that Cui uses, which feeds gaseous silicon to a liquid gold catalyst to make the solid electrode, is a high-temperature (600 to 900 °C) process that could be costly to scale up. Cui believes that scale-up of the vapor-liquid-solid process is nevertheless feasible, but he acknowledges that he is also "exploring another approach."

Ohio State University chemist Yiying Wu, who also works on nanowire electrodes, calls the Stanford work "definitely very important." But Wu and other materials scientists caution that additional advances will be required before lithium batteries with nanowire electrodes deliver major increases in performance of electric-vehicle batteries. Not least is the need to scale up the process of making nanowires, which have yet to be mass-produced for commercial application.

Another limitation is that while Cui's silicon nanowires make great anodes, lithium-battery technology has greater need for improved cathodes. In a given battery, substituting an anode that stores more lithium ions has no impact without a corresponding cathode that can supply more charge.

Both Cui and Wu (who reported his own lithium anode development last month with a high-capacity cobalt-oxide nanowire) say that their labs are working on novel materials for cathodes. "That's the holy grail for this business," says Wu. "Anyone who can generate much higher cathode capacity will bring a huge breakthrough for the lithium battery."

Efter att ha skummat igenom tråden, tack för alla bra inlägg ni som bidragit, får jag lite funderingar. Själv tror jag att elbilen kommer att ta över, troligen efter en övergångsperiod med hybridbilar (el- och förbränningsmotor), men efter lite letande hittar jag endast Toyota Prius i serietillverkning som är en el/förbränningshybrid, finns det någon annan?

Har tittat lite på Tesla Motors sportbil (bara elmotor) som använder Litium-jon-batterier istället för Prius som har nickel-metallhybrid-batterier. Denna bil serietillverkas inte utan säljer bara ett relativt få exemplar om året för ett pris på mer än 600 000 kr men är ändå intressant då det är teknik som faktiskt finns på marknaden.

Har sammanställt lite siffror från teslamotors.com för er som är intresserade:

Motorkraft: Max 189 kW (ca 250 hk) vid 8000 rpm
Acceleration: 0-100 km/h på 4 sekunder
Toppfart: Drygt 200 km/h
Räckvidd: ca 350 km (220 miles)
Energiförbrukning: Motsvarande 1,7 liter per 100km

Laddningstid: 3,5 timmar (från 0% till 100% laddning)
(Efter drygt 160 km körning så når man 100% laddning på mindre än två timmar)

Ovanstående siffror med "a Home Charging Station installed operating at 70 amps."
Vad är "amps" för enhet?

Motor: Drygt 30 kg
Batteri: 6,831 Li-ion cells som väger drygt 400 kg
"Curb Weight": Drygt 1200 kg

Med tanke på dessa siffror som faktiskt utan problem kan konkurrera med en bil med förbränningsmotor för alla utom långdistansåkare så borde intresset för elbilar vara högre än någonsin. Därför tycker jag det är konstigt att endast (?) Toyota har en elhybrid på marknaden som dessutom bara kan laddas via förbränningsmotorn. Visst ett pris över en halv miljon kronor (den från teslamotors.com alltså) tilltalar inte kreti och pleti men detta är väl något som borde gå att få ner drastiskt om någon av de stora tillverkarna bestämmer sig för att satsa på tekniken?

Har någon av de andra större tillverkarna elhybrider på marknaden och finns det någon information om vad som är på väg?

Ampere, ett vanligt litet hushåll brukar vara säkrat till ca 16Ampere. Större villor och sånt kanske har typ 25A, eller om man kör en större svarv eller bastant svetsaggregat.

70Amperes säkrng är rätt så feta kablar in till huset. inte speciellt vanlig i normalhushåll, snarare verkstäder och sånt.

Men för framtiden så kan man ju notera att en "full tank" (fullt batteri) som räcker 300 km tar 3,5 h med laddström på 70 ampere. Om man struntar i olinjäriteten hos batteriet så kan man väl säga att man får motsvarande 12 km laddning per timme med 10 A ström. Om man laddar minst 8 timmar varje natt så kan man köra 96 km om dagen.

De flesta privatpersoner kör bara några enstaka mil om dagen i genomsnitt, så batteriet kommer vara fullt nästan varje morgon. "The last mile" lär i varje fall inte bli någon showstopper för elbilen.

Tack, det var alltså så enkelt. Efter att ha suttit och omvandlat amerikanska enheter så fick jag för mig att det var något sådant...

Du säger att hushåll brukar vara säkrade mellan ca 16-25 A, detta är väl säkringarna mellan elledningen som går in i bostaden och bostadens egna elkablar? Så rent teoretiskt borde man kunna, t.ex. i en villa, säkra en ledning till 70 A och dra till sitt garage? Alltså; finns det något längre bort från bostaden som förhindrar detta, t.ex. i närmaste elstation?

Efter lite mer letande så såg jag att även Honda har en el-/förbränningsmotor hybrid på marknaden: http://automobiles.honda.com/civic-hybrid
Dock så laddas även denna endast med hjälp av förbränningsmotorn och kan inte laddas genom att "pluggas in i väggen". Försöker hitta lite mer konkret information om sådana är på väg, enda jag hittar är Toyota som säger ungefär "vi utforskar möjligheterna", någon som sitter på information? Det är ju först när man lyckas kombinera elmotorn som kan laddas i väggen med en förbränningsmotor som man har kombinationen av 100% avgasfri körning för korta sträckor (every day driving) med räckvidden och den erfarenhetsbaserade pålitlighet som en förbränningsmotor ger.

Ja. Det är grovleken på kablarna och kapaciteterna i transformatorerna som sätter gränserna. Tar du för många elektroner på en gång (=många ampere) blir kabeln het och blir den för het börjar det brinna någonstans. Vill du har mer elektroner snabbare till din elbil måste du gräva ner nya kablar och byta ut armaturer och dylikt. Dyrt som attan.

Jag fick tummen ur rövven och stavade mig igenom artikeln ur Technology Review ordentligt. Som den lysande elektrokemist jag är har jag tabbat mig på anod och katod i mina tidigare inlägg. Detta är ett anodmaterial och påverkar inte vad uppsalaforskarna har att komma med alls.

Den som önskar gnugga geniknölarna kan ju göra en briljant liten algebraisk övning och räkna ut hur stor andel av batteriets totalvikt anoden utgör när ett tio gånger effektivare anodmaterial gör batteriet tre gånger lättare.

Jag tycker Technology Review artikeln är ett ganska bra substitut för originalartikeln i Nature. Åtminstone för populärt spekulerande. Fast lite fler detaljer om hur själva syntesen går till skulle förstås vara nöjsamt att ha rätt på.

Ja okej, men transformatorstationer som är ovan jord borde inte vara några problem att uppgradera från elbolagens sida om efterfrågan ökar (de tjänar ju såklart på detta). Det måste ju även finnas en marginal hos det nuvarande kablaget, t.ex. om man vill bygga några nya hus i ett område och ansluta dem till områdets befintliga elnät, eller?

Det finns naturligtvis inget problem med att uppgradera elnätet. Men det kostar pengar. Kolla vad nätavgiften är på nästa elräkning du får. Jag har för mig att det står en summa per levererad kilowattimme. Det är vad det kostar att få strömmen till en väggkontakt nära dig.

Om ni vill se feta säkringar, stick till närmaste restaurangkök. Hundratals ampere.