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

Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
«И теперь я точно знаю, что семья — это самый главный, самый трудный бизнес-проект в жизни» «И теперь я точно знаю, что семья — это самый главный, самый трудный бизнес-проект в жизни»

Владимир Потанин рассказал о своих жизненных ценностях и мотивации

Forbes
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
Обаятельный боец Обаятельный боец

Как Даниил Медведев стал звездой мирового тенниса и героем рекламных кампаний

Forbes
Магнитная губка поможет бороться с разливами нефти Магнитная губка поможет бороться с разливами нефти

Такие губки благодаря своему покрытию эффективно впитывают нефть

N+1
Во все легкие Во все легкие

Жители хорватского полуострова Истрия нашли путь к счастью

Вокруг света
Вместо дачи на гонки: как “Нива” гоняла в “Дакаре” Вместо дачи на гонки: как “Нива” гоняла в “Дакаре”

История раллийной “Нивы” во времена аутентичного “Дакара”

Популярная механика
Что такое энзимная косметика и кому она подойдет Что такое энзимная косметика и кому она подойдет

Почему энзимная косметика так быстро набирает популярность?

Psychologies
План спасения План спасения

Если вам кажется, что мир обречен и ничего уже не исправить, вы не одиноки

Вокруг света
Подслушано у звезд: 12 фитнес-приемов от тренеров самых спортивных актрис Подслушано у звезд: 12 фитнес-приемов от тренеров самых спортивных актрис

Главные секреты тренировок и самые эффективные упражнения от инструкторов

Cosmopolitan
Пародонтит усугубил колит у мышей Пародонтит усугубил колит у мышей

Пародонтит может привести к тяжелому воспалению кишечника

N+1
Непобедимая коррупция: во сколько она обходится обществу и как ее лечить Непобедимая коррупция: во сколько она обходится обществу и как ее лечить

Коррупция — это серьезная проблема для многих стран мира

Forbes
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
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 любил есть Николай Гоголь? Что любил есть Николай Гоголь?

Николай Гоголь не отличался крепким здоровьем, но очень любил поесть

Культура.РФ
Дамы-этнографы царской России Дамы-этнографы царской России

В эпоху турнюров и корсетов они пускались в рискованные экспедиции

Культура.РФ
Временное искусство и ландшафтный размах: 5 фактов о художнике Христо Явашеве Временное искусство и ландшафтный размах: 5 фактов о художнике Христо Явашеве

Ушел из жизни американский скульптор и художник Христо Явашев

Esquire
7 самых ненужных побед в истории 7 самых ненужных побед в истории

Иногда победа дается такой ценой, что ее смело можно считать поражением

Maxim
Хроника протестов в США, неделя первая: как смерть афроамериканца, задушенного при задержании, спровоцировала массовые беспорядки и погромы Хроника протестов в США, неделя первая: как смерть афроамериканца, задушенного при задержании, спровоцировала массовые беспорядки и погромы

В США с 25 мая продолжаются протесты против расизма и полицейского беспредела

Esquire
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
Жизнь в опале Жизнь в опале

Репортаж из мировой столицы опалов, города-прииска Кубер-Педи

Вокруг света
«Я умру до 35 лет?»: девушка раскрыла секрет феноменального похудения «Я умру до 35 лет?»: девушка раскрыла секрет феноменального похудения

Молодая мама узнала, что, если не избавится от ожирения, может умереть

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
6 таинственных исчезновений в истории 6 таинственных исчезновений в истории

Самые таинственные исчезновения в истории

Maxim
Ирина Актуганова Ирина Актуганова

Ирина Актуганова сделала первую в России постоянную сайнсарт-экспозицию

Собака.ru
10 причин смотреть сериал 10 причин смотреть сериал

Жанр, триумфально вернувшийся на большие экраны и стриминговые сервисы

Esquire
10 звезд, которые создали семью не с коллегами, а с обычными людьми 10 звезд, которые создали семью не с коллегами, а с обычными людьми

Кем работают вторые половинки популярных актеров и музыкантов

Cosmopolitan
10 российских режиссеров, которых ценят на Западе 10 российских режиссеров, которых ценят на Западе

Расширенный список российских режиссеров, которых любят в Европе и Америке

Esquire
Низкие налоги, круглосуточные магазины и все опаздывают: почему иностранцам нравится работать в России Низкие налоги, круглосуточные магазины и все опаздывают: почему иностранцам нравится работать в России

Почему не стоит забывать о том, что Россия — страна карьерных возможностей

Forbes
Как король Болливуда смог заработать в Индии больше Брэда Питта и Тома Круза Как король Болливуда смог заработать в Индии больше Брэда Питта и Тома Круза

Почему стриминговые сервисы готовы платить индийским звездам миллионы долларов

Forbes
Открыть в приложении