Группа исследователей попробовала улучшить литий-ионные аккумуляторы

VC.RUНаука

Учёные нашли способ увеличить ёмкость аккумуляторов с помощью сурьмы: как это работает и есть ли альтернативы

Группа исследователей из Цюриха и США попробовала улучшить литий-ионные аккумуляторы, пока другие ищут способы отказаться от нынешних технологий в пользу водорода и других способов хранения энергии.

Евгений Делюкин

1280

Литий-ионный аккумулятор — один из ключевых элементов современной электроники, который обладает множеством недостатков: вещества в составе ядовиты и воспламеняемы, а батареи раздуваются, разряжаются на морозе и со временем теряют ёмкость.

При этом принципиально изменить работу литиевых аккумуляторов нельзя из-за химических и физических особенностей — поэтому учёные, стартапы и крупные компании ищут способы переизобрести их или перейти на полностью новые конструкциии.

Эксперименты исследователей из высшей технической школы Цюриха и Ок-Риджской национальной лаборатории в США в июне 2020 года показали, что сурьма может сделать батареи гораздо более ёмкими без ущерба для срока службы.

Но кроме попыток улучшить литий-ионные батареи у инженеров есть и другие варианты — например, постепенно переходить на графен или развивать технологии водородных топливных ячеек.

Почему растёт спрос на литий-ионные аккумуляторы

Большинство современных электронных устройств работают на литий-ионных аккумуляторах в том числе, благодаря их эффективности и универсальности: производителю достаточно изменить размер и количество ячеек батереи в зависимости от предназначения.

Аккумуляторы — одно из основных направлений для развития устойчивой энергетики, отмечали учёные технического университета Цюриха.

По их мнению, быстрый рост солнечной и других возобновляемых источников энергии потребует эффективных технологий хранения энергии, а производство литий-ионных аккумуляторов увеличится — инвестбанк Berenverg оценивал рост производства с 68 ГВт/ч в 2016 году до 1165 ГВт/ч к 2026 году.

1280
Спрос на литий-ионные аккумуляторы к 2026 году — по стационарным накопителям, электронике и автомобилям WSJ

Во многом спрос на литиевые аккумуляторы вырос благодаря переходу автопроизводителей к гибридным или электрическим автомобилям. При этом машины требуют гораздо более мощных батарей (и их количество), чем другая электроника.

В чем сложности увеличения мощности литиевых аккумуляторов

Производство аккумуляторов растёт и удешевляется: стоимость хранения 1 кВт/ч c 2010 по 2018 год упала с $1160 до $176. Но из-за постоянно растущих требований к мощностям и скорости заряда и разряда возникает проблема со сроком службы батареи и её габаритами — по физическим и химическим причинам.

Литий-ионные аккумуляторы вырабатывают электричество, перемещая ионы лития между двумя электродами: отрицательно заряженным катодом и положительно заряженным анодом.

1280
3DNews 

Чем больше поток ионов, тем выше и ёмкость батареи, но просто так увеличивать его нельзя. В процессе заряда-разряда анод разбухает и сжимается: чем больше поток ионов, тем меньше циклов заряда-разряда выдерживает батарея, также её может замкнуть, пишет New Atlas.

Чтобы увеличить мощность, можно увеличить габариты аккумулятора — но от этого пострадают размеры устройств.

При этом кардинально изменить принцип работы литиевых аккумуляторов нельзя: литий — металл с лучшими характеристиками, отмечает Toshiba. Поэтому производители и учёные вынуждены экспериментировать с отдельными материалами для точечного улучшения батарей.

Один из потенциально удачных экспериментов — поиск материалов, способных защитить анод от разрушения.

Как пытаются увеличить ёмкость батареи: эксперименты с титаном и сурьмой

Чтобы решить проблему c разрушением анода при увеличении ёмкости батареи, исследователи MIT и Университета Цинхуа разрабатывали электрод из наночастиц с полой оболочкой из диоксида титана и наполнителем, который меняет размер, не затрагивая оболочку.

1280

В среднем проект втрое увеличивал ёмкость аккумуляторов одного размера, которые заряжались за 6 минут и меньше деградировали. Но изготовление электрода из искусственных элементов было сложным и дорогостоящим, отмечает New Atlas.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Диета «Плоский живот» Диета «Плоский живот»

Особый режим питания для тех, кто хочет вернуть плоский пресс

Здоровье
Кимин Ким Кимин Ким

Кимин Ким стал премьером Мариинского театра в 23 года

Собака.ru
Жизнь после Жизнь после

Как сложилась судьба участников популярного музыкального реалити?

Cosmopolitan
Интервью с академиком Михаилом Предтеченским Интервью с академиком Михаилом Предтеченским

Интервью с академиком о грядущем «карбоновом веке»

СНОБ
Монофизиты: божественное, слишком божественное Монофизиты: божественное, слишком божественное

Расколы и ереси. Проект Сергея Ходнева

Weekend
Порошок кости из сибирской пещеры помог качественно прочесть геном неандерталки Порошок кости из сибирской пещеры помог качественно прочесть геном неандерталки

Ученые секвенировали геном неандертальца из сибирской пещеры Чагырская

N+1
Визит к гинекологу: почему нас это пугает Визит к гинекологу: почему нас это пугает

Как справиться со страхом перед посещением гинеколога

Psychologies
Холод оказался для растений в семь раз благоприятнее тепла Холод оказался для растений в семь раз благоприятнее тепла

Наибольшая опасность грозит растительности умеренных широт

N+1
«Хроники Люциферазы. Три корабля»: отрывок из книги Натальи О'Шей «Хроники Люциферазы. Три корабля»: отрывок из книги Натальи О'Шей

Роман Натальи О'Шей о космосе, неизведанной планете, любви и преданности

Cosmopolitan
Реформа федерализма 2.0. Почему Ненецкий округ не объединяется с Архангельской областью Реформа федерализма 2.0. Почему Ненецкий округ не объединяется с Архангельской областью

Почему жители НАО выступают против объединения

СНОБ
«С утра я на подиуме, а вечером уже меняю кому-то унитаз»: Надя LERTULO, модель агентства Lumpen «С утра я на подиуме, а вечером уже меняю кому-то унитаз»: Надя LERTULO, модель агентства Lumpen

Моделью Надя стала в 37 лет, благодаря фотографии спины, сделанной на стройке

Домашний Очаг
Талантливый балаган с медведями: как сериал «Великая» рассказывает историю сильной женщины в мужском мире Талантливый балаган с медведями: как сериал «Великая» рассказывает историю сильной женщины в мужском мире

Почему «Великую» надо смотреть через иную оптику

Forbes
«Время кризиса — время повышать эффективность» «Время кризиса — время повышать эффективность»

Каковы перспективы проектов в рамках делового сотрудничества России и Германии

РБК
Хемофилия vs хемофобия Хемофилия vs хемофобия

Химии довелось испытать всю гамму отношений со стороны обывателя

Наука и жизнь
Главные фильмы Киры Муратовой Главные фильмы Киры Муратовой

Рассказываем о пяти самых значимых фильмах режиссера Киры Муратовой

Культура.РФ
Как приятно, что есть мистер Лир! Полная смысла жизнь гения бессмыслицы — Эдварда Лира Как приятно, что есть мистер Лир! Полная смысла жизнь гения бессмыслицы — Эдварда Лира

Эдвард Лир — человек, который прославился своей несравненной чепухой

Maxim
16 случаев радикальных превращений 16 случаев радикальных превращений

Яркие метаморфозы этого мира

Maxim
Каково это — жить в Америке эпохи Трампа. Фотопроект Каково это — жить в Америке эпохи Трампа. Фотопроект

Что значит быть американцем?

Esquire
12 бездонных фактов о Кольской сверхглубокой скважине 12 бездонных фактов о Кольской сверхглубокой скважине

По одному факту на каждый километр, пробуренный советскими геологами!

Maxim
Растворимый пластырь вылечил меланому у мышей Растворимый пластырь вылечил меланому у мышей

Ученые создали водорастворимый пластырь с кремниевыми наноиглами

N+1
Палеонтологи нашли в яйцах титанозавра аминокислоты вместо пептидов Палеонтологи нашли в яйцах титанозавра аминокислоты вместо пептидов

Ученые обнаружили, какие аминокислоты содержатся в скорлупе яиц титанозавра

N+1
Мясник или гений: эксперименты «отца современной гинекологии» Мясник или гений: эксперименты «отца современной гинекологии»

Джеймс Марион Симс считается одной из самых противоречивых фигур в медицине

Популярная механика
О старении, феминитивах и джедаях: лучшие новые книги от российских ученых О старении, феминитивах и джедаях: лучшие новые книги от российских ученых

Главные новинки российского научпопа

Forbes
MAXIM рецензирует байопик «Основатель» о создателях сети McDonald's MAXIM рецензирует байопик «Основатель» о создателях сети McDonald's

Каким получился фильм об основании сети McDonald's

Maxim
Псевдотсуги Мензиса замедлят свой рост в ответ на потепление Псевдотсуги Мензиса замедлят свой рост в ответ на потепление

Псевдотсуги Мензиса станут поглощать меньше углекислого газа

N+1
Право на отдых: как новый законопроект об удаленной работе изменит отношения сотрудников и работодателей Право на отдых: как новый законопроект об удаленной работе изменит отношения сотрудников и работодателей

Сможет ли новый законопроект защитить право сотрудников на отдых

Forbes
От Азии до Америки От Азии до Америки

Делюсь с вами впечатлениями из нескольких интересных поездок

Bones
Ночные кошмары у взрослых: 7 частых причин и способы борьбы Ночные кошмары у взрослых: 7 частых причин и способы борьбы

Что вызывает тревожные и страшные сны и как с ними бороться?

Playboy
Датский вундеркинд Датский вундеркинд

Бьярке Ингельс превратил крышу в лыжный склон и построил музей LEGO

Robb Report
Световая вспышка сопроводила гравитационные волны от вероятного слияния черных дыр Световая вспышка сопроводила гравитационные волны от вероятного слияния черных дыр

Слияние пары черных дыр может сопровождаться электромагнитной вспышкой

N+1
Открыть в приложении