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 повысить самооценку и обрести уверенность? 11 советов психолога Как повысить самооценку и обрести уверенность? 11 советов психолога

Заниженная самооценка мешает нам строить здоровые отношения и карьеру

Psychologies
«Ограничения или символические жертвы — это не то, что нужно экономике» «Ограничения или символические жертвы — это не то, что нужно экономике»

Как совместить заботу об экологии и повышение эффективности производства

РБК
Семья карьере не помеха! Семья карьере не помеха!

Иногда профессиональному росту мешает не личная жизнь, а ее отсутствие

Лиза
Вопрос с подвохом: самые загадочные тайны физики Вопрос с подвохом: самые загадочные тайны физики

Почему в физике с каждым новым открытием вопросов становится только больше.

Популярная механика
Детская игра — детские правила? Детская игра — детские правила?

Подход к играм, который доставит радость ребенку и родителям

Psychologies
Какое будущее ждет МКС после исторического запуска SpaceX Какое будущее ждет МКС после исторического запуска SpaceX

Появление нового перевозчика означает, что будущее МКС изменится

Популярная механика
10 необычных автографов: от Леонардо да Винчи до Марка Цукерберга 10 необычных автографов: от Леонардо да Винчи до Марка Цукерберга

Объединяет их одно – это очень необычные люди с необычными подписями

Популярная механика
Как король Болливуда смог заработать в Индии больше Брэда Питта и Тома Круза Как король Болливуда смог заработать в Индии больше Брэда Питта и Тома Круза

Почему стриминговые сервисы готовы платить индийским звездам миллионы долларов

Forbes
От Азии до Америки От Азии до Америки

Делюсь с вами впечатлениями из нескольких интересных поездок

Bones
Время лечит Время лечит

Принятое в идеальное время лекарство оказывает максимальный эффект

Лиза
“Панголина”: уникальный суперкар-самоделка родом из СССР “Панголина”: уникальный суперкар-самоделка родом из СССР

“Панголина” — символ советского движения "самавто"

Популярная механика
«Не надо бояться, что вам начнут дышать в спину». Карьерные советы главы Unilever «Не надо бояться, что вам начнут дышать в спину». Карьерные советы главы Unilever

Глава Unilever Регина Кузьмина дает полезные карьерные советы

Forbes
Советские модельеры Советские модельеры

Яркие личности моды Советского Союза

Культура.РФ
«Время кризиса — время повышать эффективность» «Время кризиса — время повышать эффективность»

Каковы перспективы проектов в рамках делового сотрудничества России и Германии

РБК
12 бездонных фактов о Кольской сверхглубокой скважине 12 бездонных фактов о Кольской сверхглубокой скважине

По одному факту на каждый километр, пробуренный советскими геологами!

Maxim
Чем опасен искусственный интеллект и почему сверхразум может уничтожить людей всего за одну секунду Чем опасен искусственный интеллект и почему сверхразум может уничтожить людей всего за одну секунду

Почему сверхразум может уничтожить людей всего за одну секунду

Esquire
Как правильно вести себя с ребенком твоей девушки Как правильно вести себя с ребенком твоей девушки

Что делать и что не делать с ребенком твоей девушки

Maxim
У кого из русских царей впервые появился придворный хор? У кого из русских царей впервые появился придворный хор?

Какие цари уделяли большое внимание хоровому пению в России?

Культура.РФ
Сияние тьмы: астрономы впервые зарегистрировали свет от столкновения черных дыр Сияние тьмы: астрономы впервые зарегистрировали свет от столкновения черных дыр

Насколько надежны данные о столкновении черных дыр и почему они важны?

Forbes
15 коротких советов про отношения, знакомства и свидания 15 коротких советов про отношения, знакомства и свидания

Минимум знаний, который принесет максимум пользы

Maxim
Клятва Гиппократа. 9 мифов об отце медицины Клятва Гиппократа. 9 мифов об отце медицины

Поджигатель, правитель, автор основополагающего труда в истории медицины…

Вокруг света
Как сломать себе мозг на пяти разных языках Как сломать себе мозг на пяти разных языках

Наша ода лингвистам!

Maxim
20 лучших фильмов про вампиров 20 лучших фильмов про вампиров

Фильмы о вампирах: от классики до новаторских интерпретаций

Esquire
Поощрять и вдохновлять. Как прокачать инновационное мышление команды и удержать талантливых специалистов Поощрять и вдохновлять. Как прокачать инновационное мышление команды и удержать талантливых специалистов

Почему важно мыслить новаторски и поощрять к этому других

РБК
Древних индейцев уличили в курении сумаха Древних индейцев уличили в курении сумаха

Использование тонизирующих растений — важная часть культуры коренных американцев

N+1
Геном ездовых собак указал на древнюю приспособленность к холоду и бегу Геном ездовых собак указал на древнюю приспособленность к холоду и бегу

Жители Сибири использовали ездовых собак уже 9500 лет назад

N+1
Олимпийский автопарк. На чем ездили по Москве летом 1980-го Олимпийский автопарк. На чем ездили по Москве летом 1980-го

Яркие автомобили Олимпиады-80

РБК
Что посмотреть в выходные: девять триллеров Альфреда Хичкока Что посмотреть в выходные: девять триллеров Альфреда Хичкока

Какие фильмы из хичкоковского наследия нужно обязательно посмотреть?

РБК
Суп как способ выжить Суп как способ выжить

Простая тарелка супа с куском хлеба способна сохранить человеческую жизнь

Bones
Уперся рогом! Уперся рогом!

Как ужиться с упрямцем? Подскажет психолог

Лиза
Открыть в приложении