new rival to the lithium-ion batter

new rival to the lithium-ion battery has been created that charges in under a minute and still performs almost perfectly after being recharged thousands of times. The new battery is based on aluminium instead of lithium, which should make it both cheaper and safer than their lithium-ion competitors. The US team behind the aluminium-ion battery say that the technology could find its way into the home, help store renewable energy for the power grid and even power vehicles.
The aluminium-ion battery is conceptually similar to the lithium-ion battery: when the battery is discharged atoms from a metal anode are oxidised, releasing electrons into the external circuit. When recharged, the electrons are driven back to the anode.

The aluminium-ion battery offers tantalising solutions to problems with lithium-ion ones. Aluminium, being the most abundant metal in the Earth's crust, is much cheaper than lithium and is also much less reactive so battery fires are unlikely to be a problem. Ionising aluminium also liberates three electrons compared with lithium's one, potentially giving the batteries a higher charge capacity. But aluminium-ion batteries have been plagued by numerous difficulties: the discharge voltages have often been as low as 0.55V and various cathodes trialled have disintegrated during repeated cycling, causing the lifetimes of the batteries of the batteries to drop to 85% or less within 100 cycles.

But now Hongjie Dai and colleagues at Stanford University in California unveil a prototype battery with a new graphite cathode that solves these problems. The group's discovery of the remarkable properties of graphite began with a stroke of luck. While investigating the potential of metal oxide films as cathodes, the researchers used graphite particles to increase their conductivity. When the composite films showed battery like behaviour, they decided to investigate further. In the Stanford team's aluminium-ion battery, aluminium chloride ions (AlCl4-) are stored at the cathode when the battery is charged. On discharge, the ions migrate to the anode where they combine with metallic aluminium to form Al2Cl7-. When the researchers investigated the graphite cathode’s chemistry they discovered that AlCl4- anions reversibly intercalate between the graphite layers.

Natural problem
However, natural graphite cathodes suffered from two problems: first, the battery's maximum charge and discharge rates were slowed by diffusion of the bulky AlCl4- ions between the atomic planes. Worse, when the ions did diffuse in, they caused 50-fold expansion of the graphite, pulling it apart into loosely-stacked atomic flakes. The team solved both problems with a graphitic foam they produced by depositing carbon onto nickel and then dissolving the metal in acid to produce a carbon structure with large atomic spaces that allowed the AlCl4- ions in and out rapidly with little or no damage.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

คู่แข่งใหม่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแล้วที่ค่าธรรมเนียมในภายใต้นาที และยังคง ทำเกือบสมบูรณ์หลังจากอยู่ที่ recharged พันครั้ง แบตเตอรี่ใหม่ขึ้นอยู่กับอะลูมิเนียมแทนลิเทียม ซึ่งควรทำให้มันถูกกว่า และปลอดภัยกว่าคู่แข่งลิเธียมไอออน ทีมสหรัฐฯ หลังอะลูมิเนียมไอออนแบตเตอรี่บอกว่า เทคโนโลยีไม่สามารถหาทางเข้าบ้าน ช่วยเก็บพลังงานทดแทนสำหรับระบบสายส่งไฟฟ้าและยานพาหนะพลังงานแม้แบตเตอรีอะลูมิเนียมไอออนเป็นทางแนวคิดคล้ายกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: เมื่อแบตเตอรี่มีอะตอมออกจากขั้วโลหะถูก oxidised ปล่อยอิเล็กตรอนไปยังวงจรภายนอก เมื่อ recharged อิเล็กตรอนจะขับเคลื่อนกลับไปยังขั้วบวกแบตเตอรีอะลูมิเนียมไอออนเสนอวิธีแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอินเทอร์เนต อลูมิเนียม เป็นโลหะมากที่สุดในเปลือกโลก ถูกกว่ามากลิเทียม และมีปฏิกิริยามากน้อยเพื่อให้แบตเตอรี่ไฟไม่น่าจะ มีปัญหา อลูมิเนียม ionising ยัง liberates สามอิเล็กตรอนเมื่อเทียบกับของลิเทียม อาจให้แบตเตอรี่ความจุค่าธรรมเนียมสูง แต่อะลูมิเนียมไอออนได้ถูกเลือก โดยความยากลำบากมากมาย: แรงดันปล่อยมักจะได้ต่ำเป็น 0.55V และ trialled cathodes ต่าง ๆ มีค่ากลับในระหว่างการขี่จักรยาน ทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ของแบตเตอรี่จะลดลง 85% ซ้ำ หรือน้อยภายในรอบ 100แต่ตอนนี้ Hongjie Dai และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในแคลิฟอร์เนียเผยต้นแบบแบตเตอรี่กับแคโทดก้านใหม่ที่ช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ การค้นพบของกลุ่มของคุณสมบัติโดดเด่นของแกรไฟต์เริ่ม ด้วยจังหวะของโชค ขณะตรวจสอบศักยภาพของฟิล์มออกไซด์โลหะเป็น cathodes นักวิจัยใช้อนุภาคแกรไฟต์เพื่อเพิ่มความนำ เมื่อฟิล์มโดยรวมแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่เช่นพฤติกรรม พวกเขาตัดสินใจสืบต่อไป ทีมสแตนฟอร์ดอะลูมิเนียมไอออนแบตเตอรี่ อะลูมิเนียมคลอไรด์ประจุ (AlCl4-) จะเก็บอยู่ที่แคโทดเมื่อชาร์จแบตเตอรี่ ในจำหน่าย ประจุโยกย้ายไปขั้วบวกซึ่งจะรวมกับโลหะอะลูมิเนียมแบบฟอร์ม Al2Cl7- เมื่อนักวิจัยตรวจสอบเคมีของแคโทดแกรไฟต์ ที่พบว่า AlCl4 anions reversibly intercalate ระหว่างชั้นแกรไฟต์ปัญหาธรรมชาติอย่างไรก็ตาม แกรไฟต์ธรรมชาติ cathodes ประสบปัญหาสอง: ครั้งแรก แบตเตอรี่ที่สูงค่าและปล่อยราคาถูกชะลอตัว โดยแพร่ AlCl4-ประจุขนาดใหญ่ระหว่างเครื่องบินอะตอม เลว เมื่อประจุไม่กระจายใน พวกเขาเกิดจากขยายตัว 50-fold ของแกรไฟต์ ดึงมันห่างกันเป็นแบบกองซ้อนซึ่ง flakes อะตอม ทีมงานแก้ไขปัญหาทั้งกับโฟม graphitic ที่พวกเขาผลิต โดยฝากคาร์บอนบนนิกเกิล และยุบโลหะในกรดในการผลิตโครงสร้างคาร์บอนที่ มีอะตอมขนาดใหญ่พื้นที่ที่อนุญาตกัน AlCl4 และออกอย่างรวดเร็วกับความเสียหายน้อย หรือไม่มี แล้ว

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

คู่แข่งใหม่ให้กับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้ถูกสร้างขึ้นว่าค่าใช้จ่ายในภายใต้นาทีและยังคงดำเนินการเกือบจะสมบูรณ์แบบหลังจากที่ถูกชาร์จนับพันครั้ง แบตเตอรี่ใหม่จะขึ้นอยู่กับอลูมิเนียมแทนลิเธียมซึ่งจะทำให้ทั้งสองที่ถูกกว่าและปลอดภัยกว่าคู่แข่งลิเธียมไอออนของพวกเขา ทีมสหรัฐอยู่เบื้องหลังแบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออนบอกว่าเทคโนโลยีสามารถหาทางเข้าไปในบ้านช่วยให้การจัดเก็บพลังงานทดแทนสำหรับตารางอำนาจและแม้กระทั่งยานพาหนะพลังงาน.
แบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออนเป็นแนวคิดคล้ายกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเมื่อ แบตเตอรี่อะตอมออกจากขั้วบวกโลหะเหลี่ยมจะปล่อยอิเล็กตรอนเข้าไปในวงจรภายนอก เมื่อชาร์จอิเล็กตรอนถูกผลักดันกลับไปที่ขั้วบวก. แบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออนเสนอโซลูชั่นยั่วเย้าปัญหากับคนที่ลิเธียมไอออน อลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีมากที่สุดในเปลือกโลกเป็นมากราคาถูกกว่าลิเธียมและยังเป็นปฏิกิริยามากน้อยดังนั้นไฟแบตเตอรี่ไม่น่าจะมีปัญหา อลูมิเนียม Ionising ยังปล่อยอิเล็กตรอนสามเมื่อเทียบกับหนึ่งของลิเธียมอาจทำให้แบตเตอรี่ความจุสูงกว่าค่าใช้จ่าย แต่แบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออนได้รับเต็มไปด้วยความยากลำบากมากมาย: แรงดันไฟฟ้าที่จำหน่ายได้รับมักจะเป็นต่ำเป็น 0.55V และ cathodes ต่างๆ trialled ได้ชำรุดทรุดโทรมในระหว่างการขี่จักรยานซ้ำทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่แบตเตอรี่จะลดลงถึง 85% หรือน้อยกว่าภายใน 100 รอบ. แต่ตอนนี้ Hongjie ไดและเพื่อนร่วมงานที่ Stanford University ในรัฐแคลิฟอร์เนียเปิดตัวแบตเตอรี่ต้นแบบกับแคโทดไฟท์ใหม่ที่แก้ปัญหาเหล่านี้ การค้นพบของกลุ่มของคุณสมบัติที่โดดเด่นของกราไฟท์เริ่มต้นด้วยจังหวะของโชค ขณะที่การสืบสวนที่มีศักยภาพของภาพยนตร์โลหะออกไซด์เป็น cathodes นักวิจัยที่ใช้อนุภาคกราไฟท์ที่จะเพิ่มการนำของพวกเขา เมื่อภาพยนตร์คอมโพสิตแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่เช่นพฤติกรรมที่พวกเขาตัดสินใจที่จะตรวจสอบต่อไป แบตเตอรี่ในทีมของอลูมิเนียมสแตนฟอไอออนคลอไรด์อลูมิเนียม (AlCl4-) จะถูกเก็บไว้ที่ขั้วลบเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จ ในการปล่อยไอออนโยกย้ายไปยังขั้วบวกที่พวกเขารวมกับโลหะอลูมิเนียมในรูปแบบ Al2Cl7- เมื่อนักวิจัยตรวจสอบทางเคมีแคโทดกราไฟท์ของพวกเขาค้นพบว่าแอนไอออน AlCl4- พลิกกลับ intercalate ระหว่างชั้นไฟท์. ปัญหาธรรมชาติอย่างไรก็ตาม cathodes ไฟท์ธรรมชาติรับความเดือดร้อนจากปัญหาสอง: แรกค่าใช้จ่ายสูงสุดของแบตเตอรี่และอัตราการปล่อยถูกชะลอโดยการแพร่กระจายของ AlCl4 ขนาดใหญ่ - ไอออนระหว่างเครื่องบินอะตอม ที่เลวร้ายยิ่งเมื่อไอออนไม่กระจายในพวกเขาก่อให้เกิดการขยายตัว 50 เท่าของกราไฟท์ดึงมันออกจากกันอย่างหลวม ๆ เข้าซ้อนเกล็ดอะตอม ทีมงานแก้ไขปัญหาทั้งที่มีโฟม graphitic พวกเขาผลิตโดยการฝากคาร์บอนบนนิกเกิลและจากนั้นละลายโลหะในการผลิตกรดโครงสร้างคาร์บอนอะตอมที่มีช่องว่างขนาดใหญ่ที่ได้รับอนุญาตไอออน AlCl4- เข้าและออกอย่างรวดเร็วมีความเสียหายน้อยหรือไม่มีเลย

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

คู่แข่งใหม่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้ถูกสร้างขึ้นที่ค่าใช้จ่ายในภายใต้นาที และยังคงประสิทธิภาพเกือบสมบูรณ์หลังจากการชาร์จพันครั้ง แบตเตอรี่ใหม่ใช้อลูมิเนียมแทนลิเธียมซึ่งควรจะทำให้มันทั้งถูกกว่า และปลอดภัยกว่าคู่แข่งของลิเธียมไอออน .เราทีมหลังอะลูมิเนียมไอออนแบตเตอรี่กล่าวว่าเทคโนโลยีสามารถหาทางเข้าไปในบ้านช่วยเก็บพลังงานสำหรับไฟฟ้าและยานพาหนะไฟฟ้า .
อะลูมิเนียมไอออนแบตเตอรี่เป็นแนวคิดที่คล้ายกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน : เมื่อแบตเตอรี่ออกอะตอมจากขั้วบวกโลหะมีหมด ปล่อยอิเล็กตรอนเข้าสู่วงจร ภายนอก เมื่อชาร์จ ,อิเล็กตรอนจะถูกผลักดันกลับไปยังขั้วบวก

อะลูมิเนียมไอออนแบตเตอรี่มีปัญหากับสูดกลิ่นหอมอันลิเธียมไอออนที่ อลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีมากที่สุดในเปลือกโลกจะถูกกว่าลิเธียมและยังเป็นปฏิกิริยาไฟแบตเตอรี่น้อยมาก จึงไม่น่าจะเป็นปัญหา ionising อลูมิเนียมยังปล่อยสามอิเล็กตรอนเมื่อเทียบกับลิเธียมเป็นหนึ่งอาจให้แบตเตอรี่ความจุค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น แต่แบตเตอรี่อะลูมิเนียมไอออนได้รับเต็มไปด้วยปัญหามากมาย : ปล่อยแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับมักจะเป็นต่ำเป็น 0.55v แห้งแตกได้ในช่วงต่าง ๆและ trialled ซ้ำจักรยานทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ของแบตเตอรี่จะลดลงถึง 85% หรือน้อย

ภายใน 100 รอบแต่ตอนนี้ hongjie ได และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดแคลิฟอร์เนียเผยต้นแบบแบตเตอรี่ใหม่แกรไฟต์แคโทดที่แก้ปัญหาเหล่านี้ ของกลุ่มค้นพบคุณสมบัติที่โดดเด่นของ กราไฟท์ เริ่มด้วยจังหวะของโชค ในขณะที่การตรวจสอบศักยภาพของฟิล์มโลหะออกไซด์เป็นแคโทด นักวิจัยได้ใช้อนุภาคแกรไฟต์เพื่อเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าของพวกเขาเมื่อฟิล์มมีแบตเตอรี่เหมือนพฤติกรรมที่พวกเขาตัดสินใจที่จะศึกษาเพิ่มเติม ใน สแตนฟอร์ด ทีมของอะลูมิเนียมไอออนแบตเตอรี่ไอออนอลูมิเนียมคลอไรด์ ( alcl4 - ) จะถูกเก็บไว้ที่แคโทดเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จ ที่ปล่อยประจุโยกย้ายไปยังแอโนดที่พวกเขารวมกับโลหะ อลูมิเนียม ในรูปแบบ al2cl7 -เมื่อนักวิจัยศึกษาเคมี กราไฟท์ ขั้วลบของ พวกเขาพบว่า alcl4 - ไอออนซึ่งพลิกกลับได้สอดระหว่างกราไฟท์ชั้น


แต่ปัญหาธรรมชาติแห้งกราไฟท์ธรรมชาติเดือดร้อนจากสองปัญหาแรกของแบตเตอรี่สูงสุดค่าใช้จ่ายและอัตราการระบายถูกชะลอโดยการแพร่กระจายของ alcl4 - เทิงไอออนระหว่างระนาบอะตอม เลวร้ายเมื่อประจุได้กระจายใน พวกเขาทำให้ 50 พับการขยายตัวของแกรไฟต์ ดึงมันเข้าไปซ้อนกันหลวม ๆของเกล็ด ทีมงานแก้ไขทั้งปัญหากับโฟม graphitic พวกเขาผลิตโดยการฝากคาร์บอนลงแล้วละลายโลหะนิกเกิลในกรดผลิตโครงสร้างอะตอมคาร์บอนที่มีช่องว่างขนาดใหญ่ที่ได้รับอนุญาต alcl4 - ไอออนในและออกอย่างรวดเร็ว มีเพียงเล็กน้อย หรือไม่มีความเสียหาย