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
Елизавета Боярская Елизавета Боярская

Актриса Елизавета Боярская стоит на передовой театра новой нормальности

Собака.ru
«У нас прирост на 400%». Как «Кинопоиск», IVI, Start и Premier подняли бизнес во время пандемии «У нас прирост на 400%». Как «Кинопоиск», IVI, Start и Premier подняли бизнес во время пандемии

Как изменилась аудитория крупнейших онлайн-кинотеатров

Forbes
Океанические миры: их маленькое, но важное отличие от Земли Океанические миры: их маленькое, но важное отличие от Земли

Ученые продолжают искать жизнь на экзопланетах, полностью покрытых океаном

Популярная механика
Кормушки позволили самкам больших синиц не экономить энергию зимними ночами Кормушки позволили самкам больших синиц не экономить энергию зимними ночами

С кормушками самки синиц легче переживают зиму

N+1
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
Мужская марка, за которой стоит следить: нигерийские традиции на современный манер в коллекциях Kenneth Ize Мужская марка, за которой стоит следить: нигерийские традиции на современный манер в коллекциях Kenneth Ize

Кеннет Изедонмвен совмещает традиционное мастерство и дух времени

Esquire
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
Сериал «Космические войска» – это полнейшее разочарование Сериал «Космические войска» – это полнейшее разочарование

Даже не верится, что над проектом «Космические войска» работала команда «Офиса»

GQ
Диета при гастрите: что есть, чтобы живот не болел Диета при гастрите: что есть, чтобы живот не болел

Все рекомендации по диете при гастрите

Cosmopolitan
Искусство на замке: Пиотровский, Трегулова, Лошак и Свиблова о главных музеях страны после пандемии Искусство на замке: Пиотровский, Трегулова, Лошак и Свиблова о главных музеях страны после пандемии

Смогут ли музеи компенсировать выпадающие из-за карантина доходы за счет онлайна

Forbes
Александр Соболев: «Даже один масштабируемый пилот полностью окупает двухлетнюю работу со стартапами» Александр Соболев: «Даже один масштабируемый пилот полностью окупает двухлетнюю работу со стартапами»

Как гибкость стартапов помогает корпоративному миру внедрять новые решения

РБК
«Время кризиса — время повышать эффективность» «Время кризиса — время повышать эффективность»

Каковы перспективы проектов в рамках делового сотрудничества России и Германии

РБК
Диета при подагре: убираем лишнее, добавляем необходимое Диета при подагре: убираем лишнее, добавляем необходимое

Диета при подагре – практически первая необходимость

Cosmopolitan
12 способов испортить первое свидание 12 способов испортить первое свидание

Темы, которые нежелательно поднимать на первом свидании

Maxim
Как ученый из СССР создал одну из главных американских компаний в области ИИ Как ученый из СССР создал одну из главных американских компаний в области ИИ

Евгений Ижикевич — о том, почему нейроученый должен уметь программировать

Inc.
10 фактов о кошках: киприоты, пацифисты, полиглоты 10 фактов о кошках: киприоты, пацифисты, полиглоты

Эти факты помогут узнать и понять кошек чуть больше

Популярная механика
Идеальный пас: в чьих интересах урезание зарплат топ-менеджерам госкорпораций Идеальный пас: в чьих интересах урезание зарплат топ-менеджерам госкорпораций

Нужен ли предельно допустимый уровень годового дохода топ-менеджеров госкомпаний

Forbes
Вреден ли кальян для здоровья и опаснее ли он сигарет? Ответы на все волнующие вопросы Вреден ли кальян для здоровья и опаснее ли он сигарет? Ответы на все волнующие вопросы

К чему приводит увлечение кальяном

Playboy
Чтобы кожа сияла Чтобы кожа сияла

Всего за неделю у моря кожа становится ухоженной и отдохнувшей

Худеем правильно
Разработчики систем прослушки нарастили выручку на десятки процентов благодаря «закону Яровой» Разработчики систем прослушки нарастили выручку на десятки процентов благодаря «закону Яровой»

Как «закон Яровой» повлиял на рынок в 2019 году

Forbes
Синьор Помидор Синьор Помидор

Как не ошибиться с выбором томатов

Лиза
Одиночество — вирус, который передается по наследству Одиночество — вирус, который передается по наследству

Как за последние 100 лет изменился образ одинокой женщины?

Psychologies
Новая профессия в 40 лет: почему возникает такое желание и как действовать Новая профессия в 40 лет: почему возникает такое желание и как действовать

Как осуществить мечту и заняться любимым делом после 40?

Psychologies
Он сшил форму, в которой побеждает Хабиб, и увеличил выручку в 16 раз за два года. Он сшил форму, в которой побеждает Хабиб, и увеличил выручку в 16 раз за два года.

Это история предпринимателя из Пензы, который нашел голубой океан

Inc.
Эффект Новой Земли, или История одного миража Эффект Новой Земли, или История одного миража

Эффект Новой Земли — так называется редкое оптическое явление

Наука и жизнь
Как можно с Кореей Как можно с Кореей

Южнокорейские айдолы становятся главными мировыми инфлюенсерами

Vogue
Элегантное движение: Yves Saint Laurent FW 08, Jil Sander FW 12, Haider Ackermann SS 18 Элегантное движение: Yves Saint Laurent FW 08, Jil Sander FW 12, Haider Ackermann SS 18

Главные коллекции XXI века. Проект Елены Стафьевой

Weekend
Обратная сторона Lou Обратная сторона Lou

Певица Лу Дуайон на карантине открыла в себе новые таланты

Vogue
Детектор темной материи XENON1T зарегистрировал аномально большое число событий Детектор темной материи XENON1T зарегистрировал аномально большое число событий

Коллаборация XENON1T сообщила о новых результатах

N+1
Открыть в приложении