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

Цикорий: доказанная польза для мужчин и возможные побочные эффекты Цикорий: доказанная польза для мужчин и возможные побочные эффекты

Цикорий — здоровая альтернатива кофе или что-то большее?

Playboy
7 привычек, из-за которых ты рискуешь остаться один (от них нужно избавиться) 7 привычек, из-за которых ты рискуешь остаться один (от них нужно избавиться)

Такое поведение ставит под угрозу твои отношения

Playboy
В игре Maneater нужно быть акулой, жрать отдыхающих и развивать свои акульи навыки В игре Maneater нужно быть акулой, жрать отдыхающих и развивать свои акульи навыки

До последнего не верилось, что эта игра вообще выйдет

GQ
Ускорить испытания лекарств с помощью генной инженерии: компания по производству человеческих клеток привлекла $41,5 млн Ускорить испытания лекарств с помощью генной инженерии: компания по производству человеческих клеток привлекла $41,5 млн

Технология, которая удешевит выращивание человеческих клеток

VC.RU
Рога на носу ископаемого псеводсурка оказались защитой от хищников Рога на носу ископаемого псеводсурка оказались защитой от хищников

Палеонтологи описали шестой вид рогатых сурков по ископаемому материалу

N+1
Во все легкие Во все легкие

Жители хорватского полуострова Истрия нашли путь к счастью

Вокруг света
Как Мария Тиника возвращает Петербургу деревья Как Мария Тиника возвращает Петербургу деревья

Мария Тиника создала проект «Деревья Петербурга» и спасает столетние тополя

Собака.ru
«Смотри, как я могу». Биатлонист, ортопед и реаниматолог обсуждают спортивные травмы «Смотри, как я могу». Биатлонист, ортопед и реаниматолог обсуждают спортивные травмы

Дискуссия о том, почему важно быть внимательным к спортивным травмам

СНОБ
Свитки Мертвого моря — найдена разгадка их происхождения Свитки Мертвого моря — найдена разгадка их происхождения

ДНК животных помогла исследователям прояснить историю свитков

Популярная механика
Как животным удается регенерировать глаза и почему мы так не можем Как животным удается регенерировать глаза и почему мы так не можем

Некоторые плоски черви могут полностью восстановить утраченное зрение

Популярная механика
«Руководитель не должен быть для сотрудников лучшим другом, мамочкой или психотерапевтом» «Руководитель не должен быть для сотрудников лучшим другом, мамочкой или психотерапевтом»

Исследователь Брюс Тулган — о том, как управлять людьми в кризис

Inc.
Принцу Филиппу - 99! Малоизвестные подробности о муже британской королевы Принцу Филиппу - 99! Малоизвестные подробности о муже британской королевы

История принца Филиппа запомнит не только как супруга Елизаветы II

Cosmopolitan
Кофейная зависимость: интересные факты о напитке Кофейная зависимость: интересные факты о напитке

Рассказываем самое важное о кофе - напитке, который завоевал весь мир

Популярная механика
Кирилл Нагиев Кирилл Нагиев

Артист Театра Ленсовета сыграл барчука в главном блокбастере 2019 года «Холоп»

Собака.ru
Кино шума и времени Кино шума и времени

Ксения Рождественская о Шанталь Акерман

Weekend
Это родинка моя: как и зачем следить за родимыми пятнами? Это родинка моя: как и зачем следить за родимыми пятнами?

Составляем «карту тела» и инструктируем, как проверить родинки дома

Cosmopolitan
Жестокая доброта: почему никогда нельзя жалеть слабых сотрудников и как от них избавиться Жестокая доброта: почему никогда нельзя жалеть слабых сотрудников и как от них избавиться

Как вычислить слабых сотрудников?

Forbes
Мини-приложения App Clips для быстрого запуска сервисов: как они работают, чем могут помочь бизнесу и зачем нужны Apple Мини-приложения App Clips для быстрого запуска сервисов: как они работают, чем могут помочь бизнесу и зачем нужны Apple

Как использовать App Clips в бизнесе?

VC.RU
Голодные игры: звезды, которые сидели на опасных диетах ради славы Голодные игры: звезды, которые сидели на опасных диетах ради славы

Как худели знаменитости: стоит ли голодать и какие у этого последствия?

Cosmopolitan
Честные вопросы, которые помогут расстаться с лишним весом Честные вопросы, которые помогут расстаться с лишним весом

Длительный карантин принес с собой и лишние килограммы

Psychologies
Что можно найти в своем подвале: 4 пугающих истории Что можно найти в своем подвале: 4 пугающих истории

Покупая дом, где уже кто-то жил до вас, тщательно обследуйте каждый его уголок

Популярная механика
Илья Соболев Илья Соболев

Комик Илья Соболев стал главным по социальной сатире на русском YouTube

Собака.ru
Правила жизни Рэя Чарльза Правила жизни Рэя Чарльза

Музыкант, умер 10 июня 2004 года в возрасте 73 лет

Esquire
Дамы-этнографы царской России Дамы-этнографы царской России

В эпоху турнюров и корсетов они пускались в рискованные экспедиции

Культура.РФ
Разве я сторож клону моему? Разве я сторож клону моему?

Как будущее диктует нам свои, совершенно неожиданные, и местами смешные, законы

Maxim
Полет иннополисян Полет иннополисян

Выпускники казанского Университета Иннополис становятся стартаперами

Forbes
Темные лошадки: почему женщинам так сложно выйти на работу после декрета Темные лошадки: почему женщинам так сложно выйти на работу после декрета

Что может сделать работодатель для сотрудницы, вышедшей из декрета

Forbes
«Наша цель — дарить людям время». История питерского стартапа «Самокат», который захватывает рынок онлайн-доставки продуктов «Наша цель — дарить людям время». История питерского стартапа «Самокат», который захватывает рынок онлайн-доставки продуктов

Как родилась идея стартапа «Самокат», и почему время — самый ценный ресурс

Inc.
Семейный автомобиль на воздушной подушке: красивый и бесполезный Семейный автомобиль на воздушной подушке: красивый и бесполезный

Самолётомобили — сказочная фантазия людей из 1950-х

Популярная механика
«Ожидаем новый передел»: глава группы «Везёт» о том, почему сделку с «Яндексом» нужно одобрить «Ожидаем новый передел»: глава группы «Везёт» о том, почему сделку с «Яндексом» нужно одобрить

Гендиректор «Везёт» Андрей Лукашевич рассказывает о сделке с «Яндекс.Такси»

Forbes
Открыть в приложении