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

Александр: империя за 12 лет Александр: империя за 12 лет

Блестящие военные победы царя Македонии перекроили карту античного мира

Дилетант
Не время хоронить Не время хоронить

Василий Степанов о первом фильме фем-бондианы

Weekend
Микрофлюидика помогла смоделировать эмбриональное развитие нервной трубки Микрофлюидика помогла смоделировать эмбриональное развитие нервной трубки

Ее клетки дифференцировались по путям разных отделов мозга

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

Шесть симпатичных друзей «Мокки»

Maxim
Идея: спрятать лицо стильно Идея: спрятать лицо стильно

Многих из нас маски и респираторы очень украшают

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

“Панголина” — символ советского движения "самавто"

Популярная механика
Программа антицеллюлит Программа антицеллюлит

Действенные советы, которые помогут избавиться от «апельсиновой корки»

Здоровье
«Да, шеф!» Как проходят стажировки на ресторанных кухнях «Да, шеф!» Как проходят стажировки на ресторанных кухнях

Как пережить бесконечные смены и получить максимум от каждого дня на чужой кухне

Bones
Реформа федерализма 2.0. Почему Ненецкий округ не объединяется с Архангельской областью Реформа федерализма 2.0. Почему Ненецкий округ не объединяется с Архангельской областью

Почему жители НАО выступают против объединения

СНОБ
Марк Юний Брут: принципиальный враг тирании Марк Юний Брут: принципиальный враг тирании

Марк Юний Брут не был ни инициатором, ни организатором покушения на Цезаря

Дилетант
Пляшем от печки Пляшем от печки

Хочешь попробовать настоящую русскую кухню? Ищи традиционную русскую печь

Bones
В Китае состоялся сеанс квантовой связи на расстоянии в 1120 километров В Китае состоялся сеанс квантовой связи на расстоянии в 1120 километров

Как прошел первый сеанс квантовой криптографии с использованием запутанности

N+1
Можно ли стирать кроссовки в машинке и еще 5 вопросов про одежду — ищем ответы Можно ли стирать кроссовки в машинке и еще 5 вопросов про одежду — ищем ответы

Разгадываем главные "головоломки", связанные с одеждой

Cosmopolitan
«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
Помолчите хоть немного. Как шум вокруг нас мешает творить, работать и просто жить Помолчите хоть немного. Как шум вокруг нас мешает творить, работать и просто жить

Отрывок из книги Райана Холидея «Сила спокойствия»

Forbes
Жизнь после Жизнь после

Как сложилась судьба участников популярного музыкального реалити?

Cosmopolitan
Бетельгейзе, или Черное солнце Олигархов*. Опыт лженаучного анализа дел земных Бетельгейзе, или Черное солнце Олигархов*. Опыт лженаучного анализа дел земных

Шутливый астропрогноз по случаю солнечного затмения от художника Олега Кулика

СНОБ
«Это была классная жизнь, но изматывающая». Почему женщины уходят из бизнеса в благотворительность «Это была классная жизнь, но изматывающая». Почему женщины уходят из бизнеса в благотворительность

Истории основательниц НКО: трудно ли резко сменить сферу деятельности?

Forbes
Теоретики установили верхний предел для фундаментального периода времени Теоретики установили верхний предел для фундаментального периода времени

Эта универсальная единица определяет предельную точность физических часов

N+1
5 черепно-мозговых травм, породивших гениев 5 черепно-мозговых травм, породивших гениев

Савантизм — состояние, которое приводит к появлению выдающихся способностей

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

Минимум знаний, который принесет максимум пользы

Maxim
7 секретов японок для молодости и красоты 7 секретов японок для молодости и красоты

Как японкам удается выглядеть намного моложе своих лет?

Psychologies
Что такое «социальный статус» слова Что такое «социальный статус» слова

Как изменения в языке отражаются на нас

СНОБ
Правила жизни Рона Джереми Правила жизни Рона Джереми

Правила жизни порноактера и режиссера Рона Джереми

Esquire
У западного побережья Гренландии обнаружили коралловые сады У западного побережья Гренландии обнаружили коралловые сады

У западного побережья Греландии обнаружили богатые жизнью экосистемы

N+1
В уютном офисе пусть сидят бумеры: как поколение Z выбирает работу В уютном офисе пусть сидят бумеры: как поколение Z выбирает работу

Чего же хотят зумеры?

Forbes
Откуда произошло слово «частушка»? Откуда произошло слово «частушка»?

Частушка — поздний жанр русского музыкального фольклора

Культура.РФ
Семь главных фишек Audi A7 Семь главных фишек Audi A7

Полный годовой отчёт тест-драйва Audi A7

Популярная механика
No Kidding Press No Kidding Press

Как зарабатывает издательство, выпускающее только феминистские книги

Inc.
Открыть в приложении