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 кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты

Исследования выявили ряд интересных фактов, связанных с кофеином

Psychologies
6 ошибок, которые мы совершаем, пытаясь выглядеть сексуально — как их исправить? 6 ошибок, которые мы совершаем, пытаясь выглядеть сексуально — как их исправить?

Разбираем популярные женские ошибки, которые делают образ вульгарным

Cosmopolitan
Уперся рогом! Уперся рогом!

Как ужиться с упрямцем? Подскажет психолог

Лиза
Совсем не смешно Совсем не смешно

Как не превращать юмор в оружие буллинга?

Лиза
Кино под влиянием женщины Кино под влиянием женщины

Ксения Рождественская о Джине Роулендс и ее героинях

Weekend
Можно ли любить все человечество? Можно ли любить все человечество?

Есть ли те, кому достаточно просто считать себя человеком

Psychologies
От «Рождения нации» до «Левиафана»: фильмы, которые изменили наш взгляд на мир От «Рождения нации» до «Левиафана»: фильмы, которые изменили наш взгляд на мир

Фильмы, которые оказали влияние на реальную жизнь и на настроения масс людей

РБК
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
Хорошая плитка Хорошая плитка

Темный шоколад помогает справляться с хронической усталостью

Добрые советы
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
Что любил есть Антон Чехов? Что любил есть Антон Чехов?

Любимым блюдом Антона Чехова были караси в сметане

Культура.РФ
Химики подтвердили возможность одновременного появления ДНК и РНК на заре жизни Химики подтвердили возможность одновременного появления ДНК и РНК на заре жизни

Нуклеиновые кислоты обоих типов образовывались в одно и то же время

N+1
«Нельзя сравнить сладкое и зеленое». Алексей Венедиктов, Лика Кремер и другие эксперты о том, убьют ли подкасты радио «Нельзя сравнить сладкое и зеленое». Алексей Венедиктов, Лика Кремер и другие эксперты о том, убьют ли подкасты радио

Потеснила ли новая индустрия подкастов радио

Forbes
От «Терминатора» до «ВАЛЛ-И»: 5 лучших фильмов про роботов и киборгов От «Терминатора» до «ВАЛЛ-И»: 5 лучших фильмов про роботов и киборгов

Искусственные устройства остаются популярной темой для фильмов

Популярная механика
Геологическая модель поможет найти залежи водного льда на Луне Геологическая модель поможет найти залежи водного льда на Луне

Геологическая модель поможет в будущем при добыче водородного топлива

N+1
«Древо жизни»: почему нам важно знать историю своего рода «Древо жизни»: почему нам важно знать историю своего рода

О том, почему нам нужно знать о собственных корнях

Psychologies
Иностранные ремейки советских фильмов Иностранные ремейки советских фильмов

На основе этих советских фильмов свои картины снимали зарубежные режиссеры

Культура.РФ
Правила жизни Джонни Деппа Правила жизни Джонни Деппа

Правила жизни актера, режиссера и музыканта Джонни Деппа

Esquire
Американский литературный критик нашла связь между произведениями Льва Толстого и протестами в США Американский литературный критик нашла связь между произведениями Льва Толстого и протестами в США

Взгляды позднего Льва Толстого оказались очень близки американцам

Esquire
Люди не смогли определить заразных по кашлю Люди не смогли определить заразных по кашлю

Звуки не могут быть валидными показателями того, что человек заразен

N+1
«Эпидемия безбрачия среди русских крестьянок» «Эпидемия безбрачия среди русских крестьянок»

Отрывок из книги историка Джона Бушнелла о спасовках

N+1
Американского саблезубого сумчатого тигра исключили из хищников Американского саблезубого сумчатого тигра исключили из хищников

Большие клыки нужны были ему, чтобы счищать мясо с трупов, а не убивать добычу

N+1
16 случаев радикальных превращений 16 случаев радикальных превращений

Яркие метаморфозы этого мира

Maxim
«Толстеет от воздуха»: почему инсулин убивает стройность и как изменить рацион «Толстеет от воздуха»: почему инсулин убивает стройность и как изменить рацион

На что обратить внимание в рационе, чтобы ощущать себя более легкой

Cosmopolitan
Конец «путинского большинства»: о чем на самом деле говорится в докладе группы Белановского Конец «путинского большинства»: о чем на самом деле говорится в докладе группы Белановского

О докладе социологов, предсказавший рост в России протестных настроений

Forbes
Как перестать себя оценивать и начать ценить Как перестать себя оценивать и начать ценить

Привычки мышления усваиваются в детстве и сопровождают нас всю жизнь

Psychologies
Астрономы объяснили наклон орбиты Деймоса кольцом вокруг древнего Марса Астрономы объяснили наклон орбиты Деймоса кольцом вокруг древнего Марса

Кольцо Марса было сформировано протолуной планеты, из которой родился Фобос

N+1
Скорость «убегания» Титана от Сатурна оказалась в 100 раз выше ожидаемой Скорость «убегания» Титана от Сатурна оказалась в 100 раз выше ожидаемой

Титан удаляется от Сатурна со скоростью 11 сантиметров в год

N+1
«Сегодня я не стану кричать на ребенка». Нужно ли исправлять свои родительские ошибки «Сегодня я не стану кричать на ребенка». Нужно ли исправлять свои родительские ошибки

Отрывок из книги детского психолога Екатерины Кес о трудностях воспитания

Forbes
«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
Открыть в приложении