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

«Хлопок одной ладонью. Как неживая природа породила человеческий разум» «Хлопок одной ладонью. Как неживая природа породила человеческий разум»

Все то, что мы называем человеческим, было предвосхищено неживой материей

N+1
Ёлка: «В шоу-бизнесе в одиночку не выжить» Ёлка: «В шоу-бизнесе в одиночку не выжить»

Ёлка предпочитает уделять свое время созданию качественной музыки

Cosmopolitan
Самые выгодные бюджетные франшизы: как получить прибыльный бизнес, вложив до 1 млн рублей Самые выгодные бюджетные франшизы: как получить прибыльный бизнес, вложив до 1 млн рублей

Лучшие франчайзинговые проекты по демократичной цене

Forbes
Женщина, которая со всем не согласна: как лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Арнольд переворачивает науку с ног на голову Женщина, которая со всем не согласна: как лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Арнольд переворачивает науку с ног на голову

Почему так важны открытия Фрэнсис Арнольд?

Forbes
Осторожно: мигрень! Осторожно: мигрень!

Это заболевание преследует человечество уже тысячи лет, как с ним справиться?

Лиза
Три раза в день после еды Три раза в день после еды

Надо ли любить свои недостатки, особенно если это удается с трудом

Psychologies
Дамы-этнографы царской России Дамы-этнографы царской России

В эпоху турнюров и корсетов они пускались в рискованные экспедиции

Культура.РФ
15 отличных криминальных фильмов — от 15 отличных криминальных фильмов — от

15 отличных фильмов, в основе которых лежат реальные криминальные события

Esquire
У двойника Солнца нашли потенциального двойника Земли У двойника Солнца нашли потенциального двойника Земли

Небесное тело, похожее на Землю, может находиться в потенциально обитаемой зоне

N+1
Правила жизни Джонни Деппа Правила жизни Джонни Деппа

Правила жизни актера, режиссера и музыканта Джонни Деппа

Esquire
Сергей Семак Сергей Семак

Как использует свою медийность главный тренер футбольной команды «Зенит»?

Собака.ru
Борис Лавренёв Борис Лавренёв

Статья о советском прозаике, поэте и драматурге Борисе Лавренёве

Дилетант
Электронный нос определил зрелость персиков на дереве Электронный нос определил зрелость персиков на дереве

Новая разработка классифицировала степень спелости персика в 51 случае из 52

N+1
Синьор Помидор Синьор Помидор

Как не ошибиться с выбором томатов

Лиза
«Яндекс» показал новое поколение беспилотников на базе Hyundai Sonata «Яндекс» показал новое поколение беспилотников на базе Hyundai Sonata

Российская компания впервые разработала беспилотник

VC.RU
«Я донор, и это очень классно»: предприниматели о том, почему они регулярно сдают кровь «Я донор, и это очень классно»: предприниматели о том, почему они регулярно сдают кровь

Истории трех бизнесменов, которые уже выбрали донорство

Forbes
Возвращение волков в Йеллоустон помогло ивам стать выше Возвращение волков в Йеллоустон помогло ивам стать выше

Реинтродукция волков в Йеллоустон привела к восстановлению ивовых зарослей

N+1
Самый большой атомный корабль СССР Самый большой атомный корабль СССР

Корабль «Урал» – самая крупная надводная атомная боевая единица нашего ВМФ

Популярная механика
Исследователи и киллеры. Как использовать психотипы геймеров в любом бизнесе Исследователи и киллеры. Как использовать психотипы геймеров в любом бизнесе

Бизнес давно использует геймификацию для решения разных задач

Inc.
Праведный гнев Спайка Ли: как «Пятеро одной крови» оказались предчувствием #BlackLiveMatters Праведный гнев Спайка Ли: как «Пятеро одной крови» оказались предчувствием #BlackLiveMatters

Как режиссер Спайк Ли попал в контекст народных волнений в США

Forbes
Упакованному верить Упакованному верить

Анна Толстова о художнике Христо

Weekend
От Азии до Америки От Азии до Америки

Делюсь с вами впечатлениями из нескольких интересных поездок

Bones
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
Создать формулу разлагаемых чехлов для iPhone и найти производство: опыт российского проекта SolomaCase Создать формулу разлагаемых чехлов для iPhone и найти производство: опыт российского проекта SolomaCase

Марина Бебина и Георгий Мазуров вложили в проект экочехлов 500 тысяч рублей

VC.RU
Как повторить культовую прическу Клинта Иствуда Как повторить культовую прическу Клинта Иствуда

Канонический образ Клинта Иствуда – ваше спасение жарким летом

GQ
«Я вижу то, что я слышу»: режиссер Саша Дженкинс рассказывает о роли музыки в своей жизни «Я вижу то, что я слышу»: режиссер Саша Дженкинс рассказывает о роли музыки в своей жизни

Эксклюзивное эссе от режиссера Саши Дженкинса для американского журнала Playboy

Playboy
10 ежедневных странностей нашего мозга 10 ежедневных странностей нашего мозга

Мелкие ошибки мозга случаются ежедневно, и мы даже успеваем к ним привыкнуть

Популярная механика
Без паники, Илон. 8 автомобилей, которые могли улететь в космос Без паники, Илон. 8 автомобилей, которые могли улететь в космос

Проекты, которые способны удивить главу Tesla

РБК
Хроника протестов в США, неделя первая: как смерть афроамериканца, задушенного при задержании, спровоцировала массовые беспорядки и погромы Хроника протестов в США, неделя первая: как смерть афроамериканца, задушенного при задержании, спровоцировала массовые беспорядки и погромы

В США с 25 мая продолжаются протесты против расизма и полицейского беспредела

Esquire
7 экспериментов по созданию гибрида человека и животного 7 экспериментов по созданию гибрида человека и животного

Ученые по всему миру проводят эксперименты по скрещиванию человека и животного

Популярная механика
Открыть в приложении