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

Русский разведчик смеется перед расстрелом. И еще 8 поразительных фотографий Второй мировой войны Русский разведчик смеется перед расстрелом. И еще 8 поразительных фотографий Второй мировой войны

Моменты Второй мировой в девяти удивительных фотографиях

Maxim
Планетарная оборона: что делать, если на нас летит астероид Планетарная оборона: что делать, если на нас летит астероид

Наша планета несчетное число раз сталкивалась с астероидами и кометами

Популярная механика
Что можно найти в своем подвале: 4 пугающих истории Что можно найти в своем подвале: 4 пугающих истории

Покупая дом, где уже кто-то жил до вас, тщательно обследуйте каждый его уголок

Популярная механика
Как пережить провал, принять неопределённость и начать создавать продукты, которые нужны людям Как пережить провал, принять неопределённость и начать создавать продукты, которые нужны людям

Как после нескольких неудач найти нерешенную проблему клиентов?

Inc.
Каково это — гастролировать с Queen. Интервью со старшим техником группы Питером Хинсом Каково это — гастролировать с Queen. Интервью со старшим техником группы Питером Хинсом

Воспоминания Питера Хинса — техника Queen, который гастролировал с группой

Esquire
Свой ресторан Свой ресторан

Шеф-повары перестают быть безмолвными исполнителями чужой воли

Bones
Три истории о закредитованности Три истории о закредитованности

Уровень долговой нагрузки россиян достиг максимального значения

СНОБ
История провала: как мы открыли велопрокат и закрыли его через год История провала: как мы открыли велопрокат и закрыли его через год

В российской бизнес-среде не принято рассказывать о неудачах

Inc.
Дед мороз и лето Дед мороз и лето

Рассказываем, как правильно ухаживать за холодильником

Лиза
Всему своё время: пять причин не торопиться с замужеством Всему своё время: пять причин не торопиться с замужеством

Почему не стоит называть девушек «старородками» и пугать их разбитым корытом

Cosmopolitan
Будни физиков-ядерщиков: как и зачем они создают новые изотопы Будни физиков-ядерщиков: как и зачем они создают новые изотопы

Лаборотория, которая открыла самый легкий изотоп менделевия

Популярная механика
Месть хазарам Месть хазарам

Многим нравится именовать себя потомками строителей могучих империй

Дилетант
Мусор или высокотехнологичное сырье Мусор или высокотехнологичное сырье

Потребности в энергии будут только расти — закон развития цивилизации

Популярная механика
5 ситуаций, которых не бывает в счастливых семьях 5 ситуаций, которых не бывает в счастливых семьях

Семейное счастье строится на любви, доверии и уважении

Psychologies
«Если проиграете, можете просто выпить»: способы инвестиций в вино, доходность и риски «Если проиграете, можете просто выпить»: способы инвестиций в вино, доходность и риски

Преимущества и недостатки вина как объекта инвестирования

VC.RU
Как долго нейтрон «живет» в космосе и почему это так важно Как долго нейтрон «живет» в космосе и почему это так важно

Ученые измерили продолжительность жизни нейтрона в космическом пространстве

Популярная механика
Женщина, которая со всем не согласна: как лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Арнольд переворачивает науку с ног на голову Женщина, которая со всем не согласна: как лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Арнольд переворачивает науку с ног на голову

Почему так важны открытия Фрэнсис Арнольд?

Forbes
Маршрут для Грефа: зачем Сбербанк покупает конкурента «Яндекс.Карт» Маршрут для Грефа: зачем Сбербанк покупает конкурента «Яндекс.Карт»

Зачем Сбербанк покупает контрольную долю в компании 2ГИС

Forbes
10 фактов об Альберте Эйнштейне 10 фактов об Альберте Эйнштейне

Подборка интересных деталей из биографии Альберте Эйнштейне

Популярная механика
5 ответов на важные вопросы о родинках на нашем теле 5 ответов на важные вопросы о родинках на нашем теле

Профессор-онколог ответил на самые распространенных вопросы о невусах

РБК
Лицом к лицу с дезинформацией: откуда взялись антипрививочники Лицом к лицу с дезинформацией: откуда взялись антипрививочники

Стоит ли доверять движению против прививок?

Популярная механика
40 самых успешных звезд России до 40 лет. Рейтинг Forbes 40 самых успешных звезд России до 40 лет. Рейтинг Forbes

Рейтинг звезд Forbes 40 до 40 в этом году обновился на четверть

Forbes
Женщины, которые меняют ландшафт мужской индустрии моды Женщины, которые меняют ландшафт мужской индустрии моды

Рассказываем о женщинах, задающих правила игры прямо сейчас

GQ
Гигантский колосс, амбары и викторианский особняк Фридмана: самые необычные дома миллиардеров Гигантский колосс, амбары и викторианский особняк Фридмана: самые необычные дома миллиардеров

Неожиданные дизайнерские решения для домов миллиардеров

Forbes
Сокращение ледяного покрова в море Уэддела объяснили полыньей и сильными ветрами Сокращение ледяного покрова в море Уэддела объяснили полыньей и сильными ветрами

Причиной изменений могут быть сильные ветры и открытие аномально большой полыньи

N+1
6 самых ярких «Опелей» в истории 6 самых ярких «Опелей» в истории

Шесть симпатичных друзей «Мокки»

Maxim
Парижский синдром: почему у японских туристов, приезжающих во Францию, развиваются психические расстройства Парижский синдром: почему у японских туристов, приезжающих во Францию, развиваются психические расстройства

Почему японцы болеют "парижским синдромом" и стоит ли его опасаться туристам

Esquire
Почему дело против Навального не пойдет на пользу власти Почему дело против Навального не пойдет на пользу власти

Кремль рассчитывает на осуждение оппозиционера, «оклеветавшего» ветерана войны

СНОБ
Как стать внимательным собеседником? 6 советов для продуктивного общения Как стать внимательным собеседником? 6 советов для продуктивного общения

Научись не только слушать, но и слышать

Playboy
«Мам, посмотри на меня!»: дети рассказывают, как с ними (не) надо играть «Мам, посмотри на меня!»: дети рассказывают, как с ними (не) надо играть

Мы не всегда понимаем, что детям от нас нужно

Psychologies
Открыть в приложении