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

Пойти новым путем и не дать страху вас остановить: 10 советов Пойти новым путем и не дать страху вас остановить: 10 советов

Где нам взять вдохновение, чтобы воплотить задуманное в жизнь?

Psychologies
10 правил для фигуры мечты 10 правил для фигуры мечты

Вы хотите скинуть несколько лишних килограммов и быстро прийти в форму?

Здоровье
Задача для первоклашки. А вы справитесь? Задача для первоклашки. А вы справитесь?

Сколько вы видите треугольников на изображении?

Популярная механика
Синдром белого пальто: зачем мы осуждаем других Синдром белого пальто: зачем мы осуждаем других

Так ли мы правы, поделив мир на плохих и хороших

Psychologies
Машину отобрали через год после покупки. Как избежать неприятностей? Машину отобрали через год после покупки. Как избежать неприятностей?

Что следует учитывать при покупке машины на вторичном рынке?

РБК
Как появилась традиция праздновать старый Новый год? Как появилась традиция праздновать старый Новый год?

Старый Новый год пришел в нашу культуру вместе со старым стилем летоисчисления

Культура.РФ
Как выглядит закат на Марсе, Венере и других планетах: восхитительная симуляция NASA Как выглядит закат на Марсе, Венере и других планетах: восхитительная симуляция NASA

Цвета, которые можно наблюдать при закате Солнца на других планетах

National Geographic
Фотоэффект подарил ионам обратный импульс Фотоэффект подарил ионам обратный импульс

При фотоионизации ионы получают 3/5 от импульса первоначального фотона

N+1
Только плохие руководители ждут, что их сотрудники будут постоянно заняты работой Только плохие руководители ждут, что их сотрудники будут постоянно заняты работой

В современном мире важно уметь правильно распределять собственные усилия

Inc.
Слушаем музыку: 5 правил, чтобы избавиться от стереотипов Слушаем музыку: 5 правил, чтобы избавиться от стереотипов

Как отказаться от предубеждений и открыться незнакомому музыкальному опыту?

Psychologies
«Держите чертову российскую политику подальше от нашей компании»: Alion Energy прокомментировала обыски в РВК «Держите чертову российскую политику подальше от нашей компании»: Alion Energy прокомментировала обыски в РВК

Комментарии об обысках в Российской венчурной компании Alion Energy

Forbes
Ягуаров в Центральной и Южной Америке стали убивать чаще в 200 раз (или даже больше) Ягуаров в Центральной и Южной Америке стали убивать чаще в 200 раз (или даже больше)

С чем связан всплеск браконьерства в Центральной и Южной Америке

National Geographic
Почему оппозиция не смогла ничего противопоставить «путинским поправкам» Почему оппозиция не смогла ничего противопоставить «путинским поправкам»

Почему «конституционный вопрос» не заводит противников Владимира Путина

СНОБ
Ускорить испытания лекарств с помощью генной инженерии: компания по производству человеческих клеток привлекла $41,5 млн Ускорить испытания лекарств с помощью генной инженерии: компания по производству человеческих клеток привлекла $41,5 млн

Технология, которая удешевит выращивание человеческих клеток

VC.RU
Автобан Автобан

«Автобан» — одна из трех крупнейших дорожно-строительных компаний России

РБК
Космические рекордсмены: самые большие объекты во Вселенной Космические рекордсмены: самые большие объекты во Вселенной

Наша Вселенная штука не маленькая, но и в ней полно поистине гигантских объектов

Популярная механика
Яна Степанова: «Воркаут на свежем воздухе – лучший тональный крем» Яна Степанова: «Воркаут на свежем воздухе – лучший тональный крем»

Яна Степанова поделилась своими секретами стройности

Худеем правильно
10 главных заблуждений и фактов о наркотиках 10 главных заблуждений и фактов о наркотиках

Главные заблуждения о психоактивных веществах и зависимости от них

Популярная механика
Дом Мельникова: уникальный памятник инженерной мысли Дом Мельникова: уникальный памятник инженерной мысли

Дом Мельникова — икона и символ архитектурного авангарда

Популярная механика
Морские каникулы Морские каникулы

Уютный и в то же время респектабельный интерьер, наполненный пляжным настроением

SALON-Interior
Карантин разрушает брак: можно ли спасти отношения Карантин разрушает брак: можно ли спасти отношения

Можно ли «вылечить» отношения после карантина и какие шаги предпринять?

Psychologies
Фрол Буримский Фрол Буримский

Модный специалист Фрол Буримский предвосхитил тренд на внутренний туризм

Собака.ru
Как заниматься спортом, если работаешь круглосуточно, и получать от этого удовольствие Как заниматься спортом, если работаешь круглосуточно, и получать от этого удовольствие

Почему в жизни деловой женщины обязательно должен быть спорт

Forbes
Уоллис и гром Уоллис и гром

Актриса Аннабелль Уоллис — о бриллиантах, комедиях и наболевшем

Vogue
6 самых ярких «Опелей» в истории 6 самых ярких «Опелей» в истории

Шесть симпатичных друзей «Мокки»

Maxim
Что читать, пока закрыты границы: отрывок из книги Мэри Норрис «Роман с Грецией: путешествие в страну солнца и оливок» Что читать, пока закрыты границы: отрывок из книги Мэри Норрис «Роман с Грецией: путешествие в страну солнца и оливок»

Фрагмент книги «Роман с Грецией: путешествие в страну солнца и оливок»

Esquire
Найден ранее неизвестный снимок айсберга, потопившего «Титаник» Найден ранее неизвестный снимок айсберга, потопившего «Титаник»

Фотография была сделана случайно за два дня до катастрофы.

National Geographic
«Быть девочкой уже считалось недостатком». История кореянки, которая пошла против традиций «Быть девочкой уже считалось недостатком». История кореянки, которая пошла против традиций

Таэ Юн Ким пережила тяжелое детство, но смогла выжить и стать сильнее

Forbes
Тактильный голод: почему нам так нужны прикосновения Тактильный голод: почему нам так нужны прикосновения

Живое касание — это одно из самых сильных ощущений

Psychologies
В недрах Урана и Нептуна идут алмазные дожди. Теперь мы знаем почему В недрах Урана и Нептуна идут алмазные дожди. Теперь мы знаем почему

Ученые разобрались с алмазными дождями на ледяных гигантах Уране и Нептуне

National Geographic
Открыть в приложении