8 resultados para biochars, lithium-sulfur batteries, microporous structure, bamboo carbon–sulfur composites

em Doria (National Library of Finland DSpace Services) - National Library of Finland, Finland


Relevância:

100.00% 100.00%

Publicador:

Resumo:

The accelerating adoption of electrical technologies in vehicles over the recent years has led to an increase in the research on electrochemical energy storage systems, which are among the key elements in these technologies. The application of electrochemical energy storage systems for instance in hybrid electrical vehicles (HEVs) or hybrid mobile working machines allows tolerating high power peaks, leading to an opportunity to downsize the internal combustion engine and reduce fuel consumption, and therefore, CO2 and other emissions. Further, the application of electrochemical energy storage systems provides an option of kinetic and potential energy recuperation. Presently, the lithium-ion (Li-ion) battery is considered the most suitable electrochemical energy storage type in HEVs and hybrid mobile working machines. However, the intensive operating cycle produces high heat losses in the Li-ion battery, which increase its operating temperature. The Li-ion battery operation at high temperatures accelerates the ageing of the battery, and in the worst case, may lead to a thermal runaway and fire. Therefore, an appropriate Li-ion battery cooling system should be provided for the temperature control in applications such as HEVs and mobile working machines. In this doctoral dissertation, methods are presented to set up a thermal model of a single Li-ion cell and a more complex battery module, which can be used if full information about the battery chemistry is not available. In addition, a non-destructive method is developed for the cell thermal characterization, which allows to measure the thermal parameters at different states of charge and in different points of cell surface. The proposed models and the cell thermal characterization method have been verified by experimental measurements. The minimization of high thermal non-uniformity, which was detected in the pouch cell during its operation with a high C-rate current, was analysed by applying a simplified pouch cell 3D thermal model. In the analysis, heat pipes were incorporated into the pouch cell cooling system, and an optimization algorithm was generated for the estimation of the optimalplacement of heat pipes in the pouch cell cooling system. An analysis of the application of heat pipes to the pouch cell cooling system shows that heat pipes significantly decrease the temperature non-uniformity on the cell surface, and therefore, heat pipes were recommended for the enhancement of the pouch cell cooling system.

Relevância:

100.00% 100.00%

Publicador:

Resumo:

Tämän kandidaatintyÃn tavoitteena oli tutkia sähkÃautoissa käytettäviä akkuteknologioita ja verrata niiden ominaisuuksia keskenään sekä sähkÃautojen asettamien akkuvaatimusten kanssa. Akkuteknologiakartoituksen ja ominaisuusvertailun avulla tutkimuksessa oli tarkoitus selvittää sähkÃautojen akkujen kehitystä menneestä nykyhetkeen ja luoda katsaus akkuteknologian tulevaisuuteen. Tutkimuksessa painotettiin akkujen suorituskykynäkÃkulmaa, mutta tutkimuksessa otettiin kantaa myÃs eri akkuteknologioiden turvallisuuteen, ympäristÃtekijÃihin ja hintaan. Tyà toteutettiin kirjallisuustutkimuksena ja lähteinä käytettiin alan kirjallisuutta, IEEE artikkeleita, tutkimusraportteja ja verkkodokumentteja. Lisäksi tutkimuksessa hyÃdynnettiin akku- ja sähkÃautovalmistajilta saatavaa tietoa, johon suhtauduttiin varauksin. Tutkimuksessa kävi ilmi, että erilaisia litiumioniakkuteknologioita käytetään tällä hetkellä eniten sekä täyssähkÃautoissa että pistokehybrideissä. Huomattiin, että akkujen suorituskyvyn kehittyminen on nopeutunut viime vuosina. Erityisesti akkujen energianvarastointikykyyn vaikuttavat ominaisenergiatasot ovat kasvaneet selkeästi. Nykyisen kehittyneen litiumioniakkuteknologian todettiin täyttävän jo osittain lähivuosien suorituskykytavoitteet. Tutkimuksessa tultiin siihen tulokseen, että litiumrikkiakkuteknologia voi korvata litiumioniakkuteknologian ainakin täyssähkÃautoissa parempien ominaisenergiatasojen ja halvempien valmistuskustannuksien takia. MyÃs litiumilma-akkuteknologialla havaittiin olevan mahdollisuuksia haastaa muut litiumakkuteknologiat seuraavalla vuosikymmenellä. Tutkimuksen johtopäätÃksenä todetaan, että sähkÃautot voivat kaupallistua laajemmin lähivuosina akkujen suorituskykyominaisuuksien kehittyessä jatkuvasti. Suorituskykyominaisuuksien parantuminen tulee todennäkÃisesti johtamaan siihen, että täyssähkÃautot yleistyvät enemmän ja pistokehybridit tulevat jäämään sähkÃautojen välivaiheeksi. Uusien akkuteknologioiden käyttÃÃnotto kaupallisiin sähkÃautoihin voi viedä kuitenkin odotettua kauemmin, sillä akut tarvitsevat huolellista testausta ja käyttÃÃnotto edellyttää, että kaikki ominaisuudet ovat vaaditulla tasolla.

Relevância:

100.00% 100.00%

Publicador:

Resumo:

TyÃssä tutkittiin kirjallisuustyÃnä akkuteknologian nykytilaa ja markkinoita kulutuselektroniikan osalta. TyÃssä tehtiin myÃs katsaus potentiaalisiin tulevaisuuden akkuteknologioihin. TyÃssä havaittiin, että kulutuselektroniikassa ainoat suuresti käytetyt akkutyypit ovat nikkelimetallihybridi- (NiMH) ja litiumioniakut (Li-ion). Tärkeimpänä ominaisuutena kulutuselektroniikassa akuilla yleensä pidetään kapasiteettia, jossa Li-ion akut ovat selvästi parempia jopa kaksinkertaisen energiatiheyden takia. Li-ion akuilla voidaan saavuttaa myÃs moninkertainen käyttÃikä lataussykleinä ja moninkertainen purkausvirta, riippuen käytetystä katodimateriaalista. NiMH akuilla etuna on lähinnä halvempi hinta ja parempi turvallisuus. Toisaalta myÃs pieni jännite voidaan laskea hyväksi puoleksi, koska NiMH akuilla voidaan korvata kertakäyttÃisiä alkaliparistoja. Vuonna 2012 Li-ion akkuja myytiin kapasiteetissa mitattuna jopa kahdeksan kertaa enemmän kuin NiMH akkuja ja myyntimäärien ennustetaan myÃs kasvavan tulevaisuudessa. Liion akkujen myyntimääristä suurin osa oli kulutuselektroniikan käyttÃkohteisiin ja jopa kaksi kolmasosaa oli kannettavien tietokoneiden ja kännykÃiden akkuja. Uusia akkuteknologioita ja Li-ion akkujen parannuksia on paljon kehitteillä, mutta suurimman potentiaalin ja myÃs suuret ongelmat kaupallistumiseen omaa litium-ilma akut. Lyhyemmällä aikavälillä potentiaalisia teknologioita ovat litium-rikki akut, sekä nykyisiin Li-ion akkuihin kehitteillä olevat anodimateriaalit kuten esim. pii ja alumiini/titaani, joiden ongelmiin on lÃydetty ratkaisuja nanoteknologiasta.

Relevância:

100.00% 100.00%

Publicador:

Resumo:

Ajoneuvojen tiukentuneet päästÃrajoitukset, sekä ajoneuvojen kokonaishyÃtysuhteen parantamisen tarve ohjaavat ajoneuvovalmistajia kehittämään uusia ratkaisuja. Energiavarastojen käyttà ajoneuvoissa on yleistynyt ja niiden käytÃllä voidaan saada huomattava energiasäästÃ. Tässä kandidaatintyÃssä on esitelty erilaisia energiavarastoja ja niiden verkkoon liittämistä. Pääpaino tyÃssä on akkujen ja superkondensaattorien rinnankytkennässä. Energiavarastot pyritään kytkemään mahdollisimman vähällä tehoelektroniikalla verkkoon. Esimerkkitapaukseksi on otettu litium-ioni akkujen ja superkondensaattorien rinnankytkentä vaihtojännitteeseen pelkällä invertterillä.

Relevância:

100.00% 100.00%

Publicador:

Resumo:

Akkuteknologia on kehittynyt viime vuosina erityyppisten litium-ioniakkujen hallitessa markkinoita. Uutta teknologiaa kaupallisissa litium-pohjaisissa akuissa edustavat litium-polymeeri- ja litium-rautafosfaattiakut. TyÃn tarkoituksena oli selvittää soveltuvatko litium-polymeeri- ja litium-rautafosfaattiakut kannettavaan audiolaitteeseen ja verrata näitä Ni-Cd- ja Ni-Mh-akkuihin sekä LiCoO2- ja LiMnO4-kemian litium-ioniakkuihin. Kyseisten akkutyyppien soveltuvuutta kannettavaan audiolaitteeseen ei kirjallisuudessa ole juuri tutkittu. Tyà toteutettiin kirjallisuustutkimuksena.

Relevância:

100.00% 100.00%

Publicador:

Resumo:

Tässä kandidaatintyÃssä tutkittiin sähkÃ- ja hybridiajoneuvojen akkujen uusiokäyttÃä. Tutkimus toteutettiin kirjallisuustyÃnä. Tavoitteena oli selvittää voidaanko sähkÃ- ja hybridiajoneuvojen akkuja uusiokäyttää, mitä ongelmia mahdollisesti uusiokäyttÃÃn liittyy, minkälaisissa sovelluksissa käytettyjä akkuja voisi käyttää ja uusiokäytetäänkà kyseisenlaisia akkuja jo nykyään. TyÃssä esiteltiin myÃs yleisimpiä akkutekniikoita sekä niiden kierrätystä. Tutkimuksessa havaittiin, että akuissa on runsaasti kapasiteettia jäljellä ajoneuvokäytÃn jälkeen. UusiokäytÃssä akku voi kestää jopa yhtä paljon käyttÃä kuin ajoneuvokäytÃssä. Ongelmat uusiokäytÃssä liittyvät akkujen vaihtelevaan kuntoon ja kapasiteettiin. Ennen uusiokäyttÃä akut tulisi tarkastaa ja jos mahdollista, poistaa huonokuntoiset ja vialliset kennot. Käytettyjen akkujen uusiokäyttÃÃn soveltuvista laitteistoista on tehty muutamia prototyyppejä, jotka ovat teholtaan ja kapasiteetiltaan hyvin vaihtelevia. Sopivalla valvontajärjestelmällä varustettuna käytettyjä akkuja voitaneen käyttää myÃs olemassa olevissa, akkuja sisältävissä järjestelmissä. Käytettyjä akkuja voitaneen käyttää muun muassa uusiutuvan energian varastointiin, sähkÃverkon kulutushuippujen kompensointiin ja sähkÃajoneuvojen pikalatauksen puskurina. Etenkin litiumioniakkujen uusiokäyttà on järkevää, koska kierrätys ei ole kovin tehokasta ainakaan vielä.

Relevância:

100.00% 100.00%

Publicador:

Resumo:

Tässä diplomityÃssä tarkasteltiin Nissan Leaf -sähkÃauton käytetyn litiumakun soveltuvuutta UPS-varavirtalaitteen energialähteeksi. Kun akku on heikentynyt niin ettei sen kapasiteetti enää ole riittävä autokäyttÃÃn, sitä voidaan kuitenkin vielä hyÃdyntää muissa sovelluksissa, kuten UPS-laitteessa. Tyà sai alkunsa osana GreenDataNet-projektia, jossa pyritään kehittämään datakeskuksiin ympäristÃä vähemmän kuormittavia ratkaisuja käyttämällä uusiutuvia energialähteitä, akkujen uusiokäytÃllä, sekä energianhallinnan optimoinnilla. TyÃssä käytiin läpi akun ja sen ohjausjärjestelmän ominaisuuksia, kerrottiin UPS:in ohjelmistoon tehdyistä muutoksista sekä esitettiin testitulokset. Lopputuloksena todettiin akun sopivan muuten hyvin UPS-käyttÃÃn, mutta vaadittu päivittäinen kennojännitteiden tasaus ja sen aiheuttama katkos energian saatavuuteen heikentää UPSin käyttÃvarmuutta kuorman suojauksessa. Lopussa esitettiin muutamia ehdotuksia tämän ongelman korjaamiseksi.

Relevância:

100.00% 100.00%

Publicador:

Resumo:

Uusiutuvan energian käytÃn lisääntyminen lisää sähkÃn varastoinnin tarvetta. Litiumioniakku-jen on todettu olevan oivallisia keinoja varastoida sähkÃä esimerkiksi sähkÃautojen energian-lähteeksi. Tästä syystä akkujen kysyntä kasvaa nopeaa tahtia, jolloin nykyiset litiumlähteet ei-vät enää riitä tuottamaan tarpeeksi litiumia kasvavaan tarpeeseen. Tämän vuoksi litiumin tal-teenottoon tulee valjastaa uusia litiumin lähteitä, joiden hyÃdynnettävyys nykyisellä tekniikalla on pienen litiumkonsentraation ja muiden alkali- ja maa-alkalimetallien läsnäolon takia vaikeaa. Tällä hetkellä litiumia otetaan talteen eniten korkean litiumpitoisuuden luonnon suolajärvistä. Nykyisin käytÃssä oleva litiumin erotusprosessi on hidas ja sen käyttà pienten litiumkonsent-raatioiden suola-altailla on kannattamatonta. Tehokkaampana talteenottomenetelmänä luonnon suolajärvillä nähdään litiumin selektiivinen uutto ionisilla nesteillä. Menetelmä on todettu toi-mivaksi suolajärvillä, joilla on matala litiumkonsentraatio. Uusien suolajärvien käyttÃÃnotto ei ratkaise kaikkia litiumin talteenottoon liittyviä ongelmia, sillä suolajärvet ovat alttiita ilmastonmuutokselle, eikä niiden litiumvarannot ole ehtymättÃmät. Merien litiumvarantoja sen sijaan pidetään lähes ehtymättÃminä. Litiumin talteenotto meristä on mahdollista ionisia nesteitä ja membraaneja hyÃdyntävällä elektrodialyysilaitteistolla, jolla litiumia voidaan ottaa talteen myÃs hyvin pienistä pitoisuuksista. Lisäksi on mahdollista, että litiumin talteenottoon yhdistetään juomaveden valmistus. Tällainen vedenpuhdistusprosessi olisi myÃs hyvä kestävän kehityksen näkÃkulmasta.