Литий-ионные батареи вполне заслужили почетную пенсию

Популярная механикаHi-Tech

Будущее батарей близко

Твердотельные аккумуляторы работают до 25 лет и позволяют зарядить электромобиль за минуты.

Текст: Кэролайн Делберт

В помещениях «сухих комнат» на заводе Solid Power в штате Колорадо яркий свет и слабый шум от непрерывно работающих кондиционеров. Здесь в очищенном от влаги и загрязнений воздухе компания производит свои первые твердотельные литий-металлические электрохимические ячейки. Под слепящими лампами они переливаются серебром.

В теории технология выглядит слишком хорошей, чтобы быть правдой: она обещает десятикратный рост мощности (или же десятикратное уменьшение размеров) по сравнению с обычными литий-ионными батареями. Первые прототипы Solid Power ориентируются на более умеренные показатели и тем не менее должны оказаться в разы лучше существующих аналогов.

7 августа 2021 года трое инженеров, одетых в защитные костюмы, вошли в «сухие комнаты» и включили самый большой из изготовленных на Solid Power прототипов. Технический директор компании Джош Бюттнер-Гарретт с волнением следил за происходящим из своего кабинета: «Я понимал, что мы могли получить нерабочий мертвый "камень", лишь внешне похожий на аккумуляторную ячейку».

Литий-ионные батареи, которые в Solid Power надеются вывести из употребления, вполне заслужили почетную пенсию: именно они стали одной из ключевых технологий современности и принесли своим разработчикам Нобелевские премии. Литий-йодные аккумуляторы 1970-х годов – их предшественники – работали на порядок лучше щелочных, обеспечивая большую плотность накопления энергии. В числе прочего эти батареи сделали возможным использование искусственных водителей ритма сердца, продлив срок их службы до 10 лет. Но настоящую популярность литий получил после появления в 1990-х перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов, открывших дорогу гаджетам, портативным компьютерам и электромобилям.

Литий остается в центре внимания электрохимиков уже не одно десятилетие. Он отличный проводник и, как все щелочные металлы, несет на своей внешней оболочке лишь один неспаренный электрон, который легко отпускает в свободное путешествие. «Это позволяет создать высокое напряжение», – поясняет профессор инженерии Мичиганского университета Джефф Сакамото, специализирующийся на разработке твердотельных батарей. Литий располагается в самом начале Периодической таблицы, занимая третью позицию после водорода и гелия. Его ионы заметно мельче и легче, чем у аналогов – натрия и калия. Это позволяет «упаковать» в тот же объем больше электронов и накапливать больше заряда в батарее. Плотность энергии у литий-ионных ячеек вчетверо выше, чем у никель-кадмиевых, которые они быстро вытеснили.

Инженеры Solid Power следят за производством опытных образцов аккумуляторов.

Сегодняшние литий-ионные батареи используют жидкий электролит, через который ионы движутся, перемещаясь между анодом и катодом в циклах зарядки и разрядки. Положительно заряженный катод изготавливают из лития, а отрицательный анод – из графита, от которого фактически зависит производительность всей системы. Графит дешев, доступен, отлично проводит ток и удобен в обработке, однако емкость его на порядок меньше, чем у лития.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Сила слова Сила слова

«Искусственный интеллект нужен человеку» – сообщил нам искусственный интеллект

Популярная механика
Как исправить неудачный Новый год и что делать с плохим настроением Как исправить неудачный Новый год и что делать с плохим настроением

Если понадобится преодолеть тоску и вернуть себе хорошее настроение

РБК
Лучше, чем жизнь Лучше, чем жизнь

Традиционно самыми ресурсоемкими считались спецэффекты для кино

Популярная механика
Как примириться с февралем? Как примириться с февралем?

Вместо Пушкина нужно взять томик Фроста

GQ
Зимовье людей Зимовье людей

Как живут российские деревни и поселки, отрезанные от большой земли

Популярная механика
Пара аттосекундных импульсов запутала молекулярный катион и фотоэлектрон Пара аттосекундных импульсов запутала молекулярный катион и фотоэлектрон

Эффекты квантовой запутанности при фотоионизации и диссоциации молекулы водорода

N+1
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Лучше спросить заранее: популярные вопросы в области стоматологии Лучше спросить заранее: популярные вопросы в области стоматологии

Что нового появилось в современной стоматологии?

Популярная механика
Эволюция экскаваторов Эволюция экскаваторов

Строитель будущего будет управлять экскаватором не выходя из дома

Популярная механика
Биолюминесцентная приманка глубоководных удильщиков оказалась еще и флуоресцентной Биолюминесцентная приманка глубоководных удильщиков оказалась еще и флуоресцентной

Ихтиологам впервые удалось описать биофлуоресценцию у глубоководных удильщиков

N+1
«Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку «Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку

Российская армия приняла на вооружение артиллерийского монстра

Популярная механика
Тепло ли тебе, девица? Тепло ли тебе, девица?

Минималистичная квартира, “согретая” живыми материалами

AD
Наука побеждать Наука побеждать

Краткое введение в историю и биомеханику смешанных единоборств

Популярная механика
Экспертное мнение: это портит волосы! Экспертное мнение: это портит волосы!

Так ли безобидна твоя расческа или резинка для волос, как кажется?

Лиза
Твой персональный код Твой персональный код

Какими бывают тесты ДНК

Популярная механика
Куры с зубами и мохнатые слоны: как воскрешают вымершие виды Куры с зубами и мохнатые слоны: как воскрешают вымершие виды

Как успехи генетических технологий дарят вымершим видам животных второй шанс

Популярная механика
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

«Вертолет» не самый подходящий термин для описания этих воздушных монстров

Популярная механика
Пионерка Мэри Пикфорд: как девочка на весь СССР заявила, что мечтает о миллионах Пионерка Мэри Пикфорд: как девочка на весь СССР заявила, что мечтает о миллионах

Как письмо одной девочки в издании «Пионер» ошеломило весь СССР

Cosmopolitan
Водородный разворот Водородный разворот

Как устроена водородная энергетика и чем «водоробус» лучше электробуса

Популярная механика
Как похудеть в спине: советы тренера и 3 полезных упражнения Как похудеть в спине: советы тренера и 3 полезных упражнения

Почему толстеет спина, как убрать жир на животе и надо ли вообще это делать?

Cosmopolitan
Как построить коллайдер на Луне (и зачем) Как построить коллайдер на Луне (и зачем)

Сооружение невиданных масштабов – ускоритель частиц, змеей обвивающий Луну

Популярная механика
Теона Контридзе: «Свободный человек сам отвечает за всё в своей жизни – и за хорошее, и за плохое» Теона Контридзе: «Свободный человек сам отвечает за всё в своей жизни – и за хорошее, и за плохое»

Теона Контридзе рассказала о детстве, нелюбви к спорту и пищевых привычках

Здоровье
Иван Васильевич меняет биографию Иван Васильевич меняет биографию

Как физики расследуют преступления, совершенные сотни лет назад?

Популярная механика
Настоящая причина, по которой человечество отказалось от дирижаблей Настоящая причина, по которой человечество отказалось от дирижаблей

Что может быть лучше летательных аппаратов легче воздуха?

Maxim
Гонка за орбитальный кинематограф Гонка за орбитальный кинематограф

Зачем снимать кино в космосе, если есть компьютерная графика?

Популярная механика
NX, ты не RAV! Тест-драйв нового (правда!) Lexus NX NX, ты не RAV! Тест-драйв нового (правда!) Lexus NX

Смена поколений для «Лексуса» прошла под знаком принятия самого себя

РБК
Криптобудущее Криптобудущее

Жизненный цикл цивилизаций и наступающая эпоха свободы

Популярная механика
Пора заглянуть внутрь: что происходит в мозге, когда мы ничем не заняты Пора заглянуть внутрь: что происходит в мозге, когда мы ничем не заняты

Чем занимается мозг, когда мы бездельничаем, рассказывает нейрофизиолог

Forbes
Полетели Полетели

Инновационный центр «Бирюч» представил новый проект беспилотного аэротакси

Популярная механика
Метод Тора: как тренируется Крис Хемсворт Метод Тора: как тренируется Крис Хемсворт

Делимся некоторыми несложными, но действенными упражнениями Криса Хемсворта

Esquire
Открыть в приложении