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

Можно ли пить пиво после тренировки Можно ли пить пиво после тренировки

И не только пиво, а вообще любой алкоголь? Поговорили с экспертами

Maxim
Выключи, мне дует: как не простудиться под кондиционером Выключи, мне дует: как не простудиться под кондиционером

Подбираем комфортный режим работы кондиционера

CHIP
Наука и искусство: 5 примеров вдохновения художников Наука и искусство: 5 примеров вдохновения художников

Что общего между картиной «Крик» Эдварда Мунка и картой Нью-Йорка из дрожжей

Популярная механика
Отходы и доходы Отходы и доходы

Шеф-повар Мэтт Орландо задался идеей использовать каждый грамм продуктов

Robb Report
10 удивительных фактов о «Гарри Поттере», которые вы, скорее всего, не знали 10 удивительных фактов о «Гарри Поттере», которые вы, скорее всего, не знали

В фильмах волшебной саги спрятано множество пасхалок и интересных деталей

Esquire
12 книг предпринимателей ― о том, как пережить провал и построить успешный бизнес 12 книг предпринимателей ― о том, как пережить провал и построить успешный бизнес

Книги известных бизнесменов, которые построили собственную компанию с нуля

Inc.
Ученые разгадали тайны крепости Пор-Бажын Ученые разгадали тайны крепости Пор-Бажын

Строительство крепости началось летом 777 года

Популярная механика
Кризис мотивирует нас развиваться Кризис мотивирует нас развиваться

Как пережить период, когда ясно, что так, как прежде, уже не будет

Psychologies
Как научиться выглядеть стильно каждый день: 14 лайфхаков, о которых ты не знала Как научиться выглядеть стильно каждый день: 14 лайфхаков, о которых ты не знала

Как научиться собираться легко, быстро и с умом

Cosmopolitan
Как научиться защищать себя, если вы привыкли молча страдать? Как научиться защищать себя, если вы привыкли молча страдать?

Как перенастроить свои автоматические реакции и научиться открываться другим

Psychologies
«До 2046 года я побуду в рейтинге Forbes»: как Потанин воспитывает детей, почему отказался от брачного контракта и как поступит с состоянием «До 2046 года я побуду в рейтинге Forbes»: как Потанин воспитывает детей, почему отказался от брачного контракта и как поступит с состоянием

Владимир Потанин о детях, передаче капитала по наследству и жизненных ценностях

Forbes
Грязный Перри Грязный Перри

Татьяна Алешичева о мрачном возвращении главного сыщика Америки

Weekend
Автомобилиста лишили прав за чужое нарушение. Так вообще бывает? Автомобилиста лишили прав за чужое нарушение. Так вообще бывает?

Водителя лишили прав за пьяное вождение, хотя он весь день сидел дома

РБК
«Шампанское и яйца»: американцы раскрыли секреты красоты Жаклин Кеннеди «Шампанское и яйца»: американцы раскрыли секреты красоты Жаклин Кеннеди

В Нью-Йорке обнаружили медицинскую документацию доктора Эрно Ласло

Cosmopolitan
Микроглия и астроциты разделили обязанности при поедании мертвых нейронов Микроглия и астроциты разделили обязанности при поедании мертвых нейронов

Микроглия и астроциты разделяют обязанности при удалении мертвых нейронов

N+1
Менторство. Как оно помогает карьере повара Менторство. Как оно помогает карьере повара

Важный аспект развития молодых поваров – это обмен опытом со старшими коллегами

Bones
Как работают солнцезащитные кремы и почему они нужны Как работают солнцезащитные кремы и почему они нужны

Солнечный свет - источник не только тепла и жизни, но и опасного ультрафиолета

Популярная механика
Сергей Семак Сергей Семак

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

Собака.ru
«Я, беременная, нашла мужа в стриптиз-клубе»: Анна Седокова о драме личной жизни «Я, беременная, нашла мужа в стриптиз-клубе»: Анна Седокова о драме личной жизни

37-летняя Анна Седокова сегодня – успешная певица и любящая мама троих детей

Cosmopolitan
Ты сверху: 8 трюков для позы наездницы, чтобы сделать себе приятно Ты сверху: 8 трюков для позы наездницы, чтобы сделать себе приятно

Есть много причин любить позу «девушка сверху»

Cosmopolitan
«Русская культура заговора. Конспирологические теории на постсоветском пространстве» «Русская культура заговора. Конспирологические теории на постсоветском пространстве»

Отрывок из книги историка Ильи Яблокова о русской культуре заговора

N+1
Встать, суд идиот! 10 самых нелепых приговоров Встать, суд идиот! 10 самых нелепых приговоров

Иногда быть униженным и оскорбленным — очень выгодное дело

Maxim
14 вещей, которые навсегда ушли из нашей жизни 14 вещей, которые навсегда ушли из нашей жизни

Приглашаем тебя на поминки по промокашке

Maxim
Разговорчики в строю Разговорчики в строю

Адвокат Добровинский выполняет заявки читателей

Tatler
Наследственная стратегия как способ сохранить богатство семьи Наследственная стратегия как способ сохранить богатство семьи

Как обезопасить капитал и какие ошибки ждут главу семьи в делах о наследстве

СНОБ
Как вежливо отказать работодателю после собеседования: полезное руководство Как вежливо отказать работодателю после собеседования: полезное руководство

Не на каждое же предложение соглашаться

Playboy
Азоту придали кристаллическую структуру черного фосфора Азоту придали кристаллическую структуру черного фосфора

Ученые впервые смогли получить полимерную модификацию азота

N+1
«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
«Хроники Люциферазы. Три корабля»: отрывок из книги Натальи О'Шей «Хроники Люциферазы. Три корабля»: отрывок из книги Натальи О'Шей

Роман Натальи О'Шей о космосе, неизведанной планете, любви и преданности

Cosmopolitan
Лечить нельзя оставить Лечить нельзя оставить

Как быть, если ребенку поставили один из непризнанных диагнозов?

Добрые советы
Открыть в приложении