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

Менялись вместе: как сложились судьбы знаменитых близнецов – ты будешь удивлена Менялись вместе: как сложились судьбы знаменитых близнецов – ты будешь удивлена

Где сейчас те близнецы, которые когда-то покоряли мир вместе?

Cosmopolitan
Лояльные или компетентные: какого сотрудника лучше выбрать Лояльные или компетентные: какого сотрудника лучше выбрать

Российский бизнес уже несколько лет испытывает кадровый голод

Inc.
«Я, беременная, нашла мужа в стриптиз-клубе»: Анна Седокова о драме личной жизни «Я, беременная, нашла мужа в стриптиз-клубе»: Анна Седокова о драме личной жизни

37-летняя Анна Седокова сегодня – успешная певица и любящая мама троих детей

Cosmopolitan
Оксфорд на дому: как онлайн-сервисы перевернут рынок образования Оксфорд на дому: как онлайн-сервисы перевернут рынок образования

Станет ли онлайн-образование по-настоящему массовым?

Forbes
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
«#панталоныфракжилет: Что такое языковые заимствования и как они работают» «#панталоныфракжилет: Что такое языковые заимствования и как они работают»

Отрывок из книги, которая поможет разобраться в природе заимствованных слов

N+1
10 главных заблуждений и фактов о наркотиках 10 главных заблуждений и фактов о наркотиках

Главные заблуждения о психоактивных веществах и зависимости от них

Популярная механика
Салахова, Лазарева, Горалик, Кройтор — о деле Юлии Цветковой Салахова, Лазарева, Горалик, Кройтор — о деле Юлии Цветковой

Размышляем о восприятии женского тела, женственности и деле Юлии Цветковой

РБК
Реки вынесли треть черного углерода от лесных пожаров в океан Реки вынесли треть черного углерода от лесных пожаров в океан

Ежегодно реки выносят в океан более 30 процентов черного углерода

N+1
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
Великий комбинатор Великий комбинатор

Знаменитый аферист времен великой депрессии Виктор Люстиг

Вокруг света
Марк Фош: «Поварам нужно работать, а не витать в облаках» Марк Фош: «Поварам нужно работать, а не витать в облаках»

Марк Фош — мой настоящий учитель

Bones
Почему сосновая хвоя полезна против вредных бактерий Почему сосновая хвоя полезна против вредных бактерий

Экстракты хвои активны против грамотрицательных бактерий

Популярная механика
Таланты и поклонники Таланты и поклонники

Как выявить творческие способности у ребенка и развить их

Лиза
Близкие люди Близкие люди

Иногда мы откладываем добрые дела, потому что думаем, что это сложно

Лиза
«Люди на Луне. Главные ответы» «Люди на Луне. Главные ответы»

Был ли достаточно развит технический уровень в 1960-е годы для полета на Луну

N+1
7 самых молодых женщин-миллиардеров 7 самых молодых женщин-миллиардеров

Выясняем, на чем основано состояние семи самых молодых и богатых женщин мира

РБК
Порошок кости из сибирской пещеры помог качественно прочесть геном неандерталки Порошок кости из сибирской пещеры помог качественно прочесть геном неандерталки

Ученые секвенировали геном неандертальца из сибирской пещеры Чагырская

N+1
Гаджеты смогут определять наш характер по фото? Гаджеты смогут определять наш характер по фото?

«Свет мой, зеркальце, скажи, да всю правду доложи…»

Psychologies
Немедленно удали: стартап, который обещает стереть ваши данные из сети, привлек $25 млн Немедленно удали: стартап, который обещает стереть ваши данные из сети, привлек $25 млн

Как поддерживают право пользователей стать невидимыми для корпораций

Forbes
Коралловые острова вырастут в ответ на повышение уровня мирового океана Коралловые острова вырастут в ответ на повышение уровня мирового океана

Как волны, переносящие материал из прибрежной зоны, помогут коралловым островам

N+1
Как один сайт может предотвратить смерть миллионов российских пчел Как один сайт может предотвратить смерть миллионов российских пчел

Как новые технологии спасут пчел от вымирания

Forbes
Без образования и связей: звезды, которые стали актёрами случайно Без образования и связей: звезды, которые стали актёрами случайно

Знаменитости, которые стали неотъемлемой частью Голливуда совершенно случайно

Cosmopolitan
Стимуляция запястья на треть снизила тики при синдроме Туретта Стимуляция запястья на треть снизила тики при синдроме Туретта

Ритмичная стимуляция в мю-диапазоне помогла купировать тики при синдроме Туретта

N+1
Фотоомоложение лица:  ответы на все вопросы, результаты и личный опыт редактора Фотоомоложение лица:  ответы на все вопросы, результаты и личный опыт редактора

В чем суть фотоомоложения лица

Cosmopolitan
Коррекция бровей: как сделать модную форму самой — советы мастера Коррекция бровей: как сделать модную форму самой — советы мастера

Как лучше корректировать брови самостоятельно, чтобы потом об этом не пожалеть

Cosmopolitan
Как клип трансформирует город Как клип трансформирует город

Будущее всегда стремилось к целостности — у нас первый раз не так

Weekend
История одной песни: «Tainted Love» История одной песни: «Tainted Love»

Песня, которую все стали слушать в 2000-е, хотя она прославилась в 80-е

Maxim
Правила жизни Тупака Шакура Правила жизни Тупака Шакура

Рэпер, умер 13 сентября 1996 года в возрасте 25 лет

Esquire
Как начать больше двигаться каждый день и прийти в форму без тренировок Как начать больше двигаться каждый день и прийти в форму без тренировок

Несложные способы добавить больше движения в свою жизнь

РБК
Открыть в приложении