Исследователи решили главную проблему литий-металлических аккумуляторов / Совершен прорыв в разработке литий-кислородных аккумуляторов
Физический контакт с фольгой уменьшает толщину пленки, но добавление ионов лития уравновешивает это, объясняет Родриго Сальватьера, один участников исследования.
Во время работы батареи пленка выпускает заряд ионов, а слой литиевого анода восполняет запас, поддерживая ее способность сопротивляться росту дендритов.
Во время испытания пленка из нанотрубок эффективно подавила рост дендритов в ходе 580 циклов заряда/разряда батареи с сульфурированным углеродным катодом. Его изобретение — тоже заслуга Университета Райс.
Литий-металлические элементы сохранили 99,8% выхода по току — показателя, свидетельствующего об эффективности движения электронов внутри системы.
2. Литий-кислородные батареи обладают высокой плотностью энергии, но крайне быстро изнашиваются. Канадские ученые нашли способ решить проблему. Созданный ими прототип выдерживает до 150 циклов подзарядки, а его кулоновская эффективность достигает 100%. Технология позволит создавать гигантские батареи и эффективно запасать электроэнергию из возобновляемых источников
Литий-кислородные аккумуляторы запасают в 10 раз больше энергии, чем литий-ионные аналоги, но при этом весят значительно меньше. Однако впечатляющие характеристики батарей фиксируют лишь в лабораториях. На рынке технология так и не прижилась из-за недолговечности — литий-воздушные батареи выходят из строя буквально после нескольких циклов подзарядки.
Проблема кроется в молекулах пероксида лития (Li2O2) и супероксида лития (LiO2), которые накапливаются в пористом углеродном катоде, что в итоге приводит к его разрушению и прекращению передачи тока.
Ученые по всему миру давно пытаются поменять конфигурацию батареи, чтобы продлить срок ее службы. Одно из решений представили специалисты по химической физике из Университета Ватерлоо (Канада). Они заменили органический электролит более стабильным неорганическим расплавом солей, а вместо пористого катода установила бифункциональный металлооксидный катализатор.
Как сообщает Science Daily, при нагревании до 150 градусов Целсия исследователи получили другой продукт реакции — вместо пероксида лития (Li2O2) выделялся оксид лития (Li2O), который отличается большей стабильностью.
В результате кулоновская эффективность устройства приблизилась к 100%, что сопоставимо с показателями литий-ионных аккумуляторов. Такая батарея способна выдерживать до 150 циклов подзарядки.
Также физикам удалось добиться переноса четырех электронов на каждую молекулу кислорода, что позволяет в теории повысить емкость литий-воздушного аккумулятора на 50%.
Журнал Science поясняет, что батареи такого типа обладают слишком высокой температурой, поэтому они не подходят для установки в ноутбуки и смартфоны. Однако их можно использовать в качестве накопителей энергии от возобновляемых источников — солнечных панелей или ветрогенераторов. Для этого понадобится аккумулятор размером с грузовой вагон.
Впрочем, ученые признают, что о массовом внедрении литий-кислородных аккумуляторов говорить пока рано. Прежде необходимо провести еще несколько экспериментов, чтобы оценить их стабильность. Также физики надеются увеличить количество циклов
подзарядки.
Популярные сегодня литий-ионные аккумуляторы тоже нуждаются в доработке. Несмотря на широкое применение, они до сих пор быстро разряжаются, а в некоторых случаях воспламеняются. Решение второй проблемы недавно нашел исследователь из Национальной лаборатории Ок-Ридж Габриэль Виф. Он предлагает делать электролиты более вязкими, так чтобы при нагревании они твердели. Такая технология, по словам Вифа, в будущем позволит создавать даже литий-ионные бронежилеты для военных.
https://hightech.plus/2018/08/24/sovershen-proriv-v-razrabotke-litii-kislorodnih-akkumulyatorov
Ссылки
1: https://phys.org/news/2018-10-nanotubes-world-batteries.html
2: https://www.sciencemag.org/news/2018/08/powerful-new-battery-could-help-usher-green-power-grid
https://science.sciencemag.org/content/361/6404/777
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180823143913.htm
Подробнее
ШГ Л>#4 ! > ; •/ W t- •' _— * • rjf >
физика,наука,аккумулятор,исследования,Изобретения,ученые,техника
Скорее начнется эра мобильных глайдеров и радио-электронной борьбы.
и не дай бог в кармане включится
А вот если получить компактный и емкий источник энергии, то, как уже указали выше, можно хоть экзоскелеты, хть рейлганы, хоть роботов делать. Вот кошкодевочек это не приблизит, к сожалению(
Без дендритов.
а потом увидел что новость... "OCTOBER 25, 2018"
я тоже надеюсь
Возьмём, например, Tesla 3 Long range. У неё батарея весит 540 кг и имеет запас хода 500 км. Соответственно такую батарею можно заменить на 54 кг литий-кислородную батарею, с таким же запасом хода (а на самом деле большим, из за уменьшения веса авто на пол тонны), или взять батарею весом 104 кг с запасом хода >1000 км от одного заряда. Считаем ресурс батареи: 1000 км * 150 зарядов = 150 тыс.км. Совсем не так и мало. А если учесть, что в ней лития в 10-ть раз меньше, то возможно, после освоения массового производства и цена будет ниже нынешних Li-Ion батарей.
За день и ночь в режиме ожидания активного использования мой телефон разряжается - мой телефон на новых аккумах разряжается за 9 дней(да, емкость выше в 10 раз, но мы возьмем небольшой запас.
Обычный телефон держал нормально заряд в течении примерно полуторра лет, потом батарея стала умирать. С учетом того, чтоя заряжал телефон каждый день это 547,5 циклов. Если я заряжаю телефон на литий-кислородных аккамуляторах раз в 9 дней, то через полтора года получим 223 цикла.
Так что да, пока что литиевые выигрывают по количеству циклов. с другой стороны иметь неразряжайщийся в течении миннимум недели смартфон уже очень интересен тем, кто живет на краю цивилизации - лесникам, охотникам, членам экспедиций, грибникам.
Понимаешь, тут проблема кроется уже в производителе, которому нужно обогнать конкурентов. В этой погоне сначала будет рекламироваться новый аккумулятор, а вот потом он будет использовать потенциал, который получил в результате увеличения автономности устройства. И все опять скатится на цикл "поставил на зарядку - лег спать - снял с зарядки - день с включенным wi-fi - повторить до полного износа аккумулятора".
Вспомним те же нокии из 2000-х, не кирпичи, а всякие express music. Какие там были аккумы? 550 мА/ч? Меньше 1000 кажется. А вот то, что у них и экранчик маленький, и процессор нихрена не потребляет - это уже другой разговор. Раньше больше всего жрал модуль связи. А теперь процессор и экран.
И все же, если останутся модели без этих свистоперделок и процессоров 4 ггц, но с аккумом, держащим неделю, то нас можно будет поздравить.
З.Ы.
У моих китайских ушей с блюпупом съемный аккум от нокии на 400 мА/ч, держат около 8-9 часов, вот туды такой емкий вполне пойдет, уши заряжают все-таки пореже.
>Bare Li
Какие бы "прорывы" в технологиях не появлялись, прогресс все равно стоит на месте... Натыкаешься в интернете на статью с описанием революционной технологии, читаешь взахлеб, потом смотришь дату статьи - а там какой-нибудь 2009-й год :/ Очень бесит, уже 2020-й год скоро, где мое будущее?
Перенасыщение. Ну и эклектика производственных товаров."