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

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
Пьяные за рулем: болезнь или преступление? Пьяные за рулем: болезнь или преступление?

Алкоголизм — болезнь, но может ли она быть оправданием для убийцы?

Psychologies
От застенчивого студента до легенды: как сложилась судьба Леонида Куравлева От застенчивого студента до легенды: как сложилась судьба Леонида Куравлева

Леонида Куравлева любила вся страна — каждая его роль становилась культовой

Cosmopolitan
Задание на дом Задание на дом

Елена Шлёнкина о новых функциях дома и о своём новом опыте домашней жизни

SALON-Interior
Временное искусство и ландшафтный размах: 5 фактов о художнике Христо Явашеве Временное искусство и ландшафтный размах: 5 фактов о художнике Христо Явашеве

Ушел из жизни американский скульптор и художник Христо Явашев

Esquire
10 уникальных прототипов ЗИЛ 10 уникальных прототипов ЗИЛ

Самые интересные и редкие прототипы завода имени Лихачёва

Популярная механика
Философия стоиков как путь к успеху: почему чтобы попасть в цель, нужно перестать этого хотеть Философия стоиков как путь к успеху: почему чтобы попасть в цель, нужно перестать этого хотеть

Фрагмент книги «Сила спокойствия» Райана Холидея

Inc.
Маленькие хитрости: 5 вещей, которые облегчат уход за одеждой Маленькие хитрости: 5 вещей, которые облегчат уход за одеждой

В том, как правильно ухаживать за одеждой, нет ничего сложного

Esquire
Почти Мэрилин Монро и мать пятерых: удивительная жизнь Джейн Мэнсфилд Почти Мэрилин Монро и мать пятерых: удивительная жизнь Джейн Мэнсфилд

Джейн Мэнсфилд могла стать таким же символом эпохи, как Мэрилин Монро

Cosmopolitan
Марк Юний Брут: принципиальный враг тирании Марк Юний Брут: принципиальный враг тирании

Марк Юний Брут не был ни инициатором, ни организатором покушения на Цезаря

Дилетант
60% заполняемости зала равны нулю: почему частные театры просят государство о помощи 60% заполняемости зала равны нулю: почему частные театры просят государство о помощи

Почему театрам приходится просить системной финансовой поддержки у государства

Forbes
Как стать внимательным собеседником? 6 советов для продуктивного общения Как стать внимательным собеседником? 6 советов для продуктивного общения

Научись не только слушать, но и слышать

Playboy
Ролевые игры для двоих взрослых: интересные сценарии и советы для новичков Ролевые игры для двоих взрослых: интересные сценарии и советы для новичков

Приготовьтесь, это будет горячо!

Playboy
Чтобы кожа сияла Чтобы кожа сияла

Всего за неделю у моря кожа становится ухоженной и отдохнувшей

Худеем правильно
История «Кодабры»: как девушка из поселка, которого нет на карте, создала школу программистов для IT-гигантов История «Кодабры»: как девушка из поселка, которого нет на карте, создала школу программистов для IT-гигантов

Отрывок из книги «Дельфины капитализма 2.0»

Inc.
Зинаида Серебрякова: жизнь в картинах. Часть вторая Зинаида Серебрякова: жизнь в картинах. Часть вторая

Эмиграция и жизнь Зинаиды Серебряковой во Франции: 1924-1967

Культура.РФ
Пять экранизаций русских книг, которые мы ждем в 2020 году Пять экранизаций русских книг, которые мы ждем в 2020 году

Пять современных русских романов, экранизацию которых мы очень ждем прямо сейчас

Esquire
7 абсурдных выборов в истории 7 абсурдных выборов в истории

Мы узнали, что нужно обещать, чтобы тебя выбрали в президенты

Maxim
Непобедимая коррупция: во сколько она обходится обществу и как ее лечить Непобедимая коррупция: во сколько она обходится обществу и как ее лечить

Коррупция — это серьезная проблема для многих стран мира

Forbes
Штрихи на бумаге: кто и когда изобрел карандаш Штрихи на бумаге: кто и когда изобрел карандаш

Этот инструмент почти без изменений дошел из Средневековья до наших дней

Популярная механика
Тюрьма Трубецкого бастиона Тюрьма Трубецкого бастиона

С самого своего основания Петропавловская крепость служила местом заключения

Дилетант
Танковое Бородино, октябрь 1941 года Танковое Бородино, октябрь 1941 года

Реальное видео сражения из немецкой кинохроники

Maxim
Фотоэффект подарил ионам обратный импульс Фотоэффект подарил ионам обратный импульс

При фотоионизации ионы получают 3/5 от импульса первоначального фотона

N+1
Почему мужчины нас не понимают и как это изменить Почему мужчины нас не понимают и как это изменить

Как партнер воспринимает наше поведение и что мы можем изменить?

Psychologies
Муммия с виллы в Чивите Джулиане Муммия с виллы в Чивите Джулиане

Чем занимались сотрудники археологического парка Помпей во время карантина

N+1
Затаил обиду? 4 техники, помогающие научиться прощать Затаил обиду? 4 техники, помогающие научиться прощать

Не держи чувство обиды в себе

Playboy
От «Рождения нации» до «Левиафана»: фильмы, которые изменили наш взгляд на мир От «Рождения нации» до «Левиафана»: фильмы, которые изменили наш взгляд на мир

Фильмы, которые оказали влияние на реальную жизнь и на настроения масс людей

РБК
Сон без белья, вода с лимоном и другие полезные ежедневные привычки Сон без белья, вода с лимоном и другие полезные ежедневные привычки

Советы, которые изменят ваше самочувствие и здоровье

Cosmopolitan
Визит к гинекологу: почему нас это пугает Визит к гинекологу: почему нас это пугает

Как справиться со страхом перед посещением гинеколога

Psychologies
Кто из режиссеров снимает рекламу для Gucci, Saint Laurent и Prada Кто из режиссеров снимает рекламу для Gucci, Saint Laurent и Prada

Лучшие рекламные ролики, которые по праву можно считать произведениями искусства

GQ
Открыть в приложении