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

Яблоко раздора, или Почему растет живот Яблоко раздора, или Почему растет живот

Как все-таки избавиться от лишних килограммов в области талии?

Psychologies
От звонка до звонка: что люди спрашивали в справочных службах до появления интернета От звонка до звонка: что люди спрашивали в справочных службах до появления интернета

В архиве Нью-Йоркской публичной библиотеки хранятся тысячи вопросов

Esquire
Вакцинированные люди не захотели делиться с невакцинированными в онлайн-игре Вакцинированные люди не захотели делиться с невакцинированными в онлайн-игре

Люди могут воспринимать прививки как общественный договор

N+1
Как правильно хранить хлеб: несколько полезных советов Как правильно хранить хлеб: несколько полезных советов

Всем хорош хлеб, одна беда - хранится недолго и быстро портится.

Популярная механика
Зрение не спасло ночного попугая от заборов и машин Зрение не спасло ночного попугая от заборов и машин

Как устроено зрение ночного попугая?

N+1
Что такое «социальный статус» слова Что такое «социальный статус» слова

Как изменения в языке отражаются на нас

СНОБ
Как прокачать soft skills в компании в условиях затяжного стресса Как прокачать soft skills в компании в условиях затяжного стресса

Как в любой ситуации поддержать сотрудников и сохранить их эффективность

Inc.
«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
12 людей, поневоле ставших известными писателями 12 людей, поневоле ставших известными писателями

Иногда, чтобы стать классиком, достаточно сломать ногу

Maxim
Появление кори сдвинули на 1400 лет в прошлое Появление кори сдвинули на 1400 лет в прошлое

Скорее всего корь появилась, когда люди начали жить в крупных городах

N+1
Почему детям нужны разочарования и как помочь с ними справиться Почему детям нужны разочарования и как помочь с ними справиться

Чего мы лишаем детей, когда не даем им почувствовать разочарование

Psychologies
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
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
Игорь Гришечкин: «Моя кухня — монолог, а не коллективное творчество» Игорь Гришечкин: «Моя кухня — монолог, а не коллективное творчество»

Игорь Гришечкин рассуждает о модности профессии шеф-повара

Bones
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
Подальше от всех: 10 идей отдыха на природе всей семьей Подальше от всех: 10 идей отдыха на природе всей семьей

Туристические маршруты по удивительным местам России

Лиза
Извержение вулкана на Аляске ускорило падение Римской республики Извержение вулкана на Аляске ускорило падение Римской республики

Как извержение вулкана повлияло на политические процессы в Древнем Риме

Популярная механика
Глеб Давидюк: Что будет с российским венчуром Глеб Давидюк: Что будет с российским венчуром

Даже в кризис государство оказывает поддержку высокотехнологичным отраслям

СНОБ
Какую музыку любил Маяковский? Какую музыку любил Маяковский?

Отношение Маяковского к музыке можно понять через его отношения с людьми

Культура.РФ
«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
Финская и русская любовь Вилле Хаапасало Финская и русская любовь Вилле Хаапасало

Кому может не понравится брутальный, но в то же время милый финский парень?

Cosmopolitan
Кодный магазин Кодный магазин

Программист из Ульяновска построил компанию стоимостью $100 млн

Forbes
Собранная с нуля человеческая печень успешно прижилась у крыс Собранная с нуля человеческая печень успешно прижилась у крыс

Искусственные человеческие органы воспроизвели структуру и функции

N+1
Дом Мельникова: уникальный памятник инженерной мысли Дом Мельникова: уникальный памятник инженерной мысли

Дом Мельникова — икона и символ архитектурного авангарда

Популярная механика
Не расскажут в школе! Известные писатели-тираны – от Толстого до Успенского Не расскажут в школе! Известные писатели-тираны – от Толстого до Успенского

Великие писатели, которых обвиняли в жестокости и злодеяниях

Cosmopolitan
Захват планет корпорациями, борьба за недра и другие прогнозы о будущем космоса от специалиста по космическому праву Захват планет корпорациями, борьба за недра и другие прогнозы о будущем космоса от специалиста по космическому праву

Колонии на Марсе будут бороться за независимость от земных метрополий

Esquire
Как убедиться в том, что вы не расист, и начать бороться с дискриминацией Как убедиться в том, что вы не расист, и начать бороться с дискриминацией

Пришло время понять, а точно ли вы не расист, и активно бороться с неравенствами

GQ
Королевы подиума Королевы подиума

Вспоминаем супермоделей 90-х, на которых мы мечтали быть похожими

Лиза
Профили на портретах со временем сместились назад Профили на портретах со временем сместились назад

На большинстве портретов пространства перед персонажем больше, чем за ним

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
Открыть в приложении