Ученые придумали аккумулятор для автомобилей, который заряжается от холода
5 лет назад 2355 hightech.fm popmech.ru regnum.ru comments.ua Анастасия Никифорова, Максим Вершинин0
По мнению группы или исследователей, в поисках надежного, быстро заряжаемого аккумулятора для холодной погоды для автомобилей решением может стать самособирающийся тонкий слой электрохимически активных молекул. Новое исследование в поисках уникального материала публикует журнал Nature Energy.
Литий-металлический аккумулятор — это следующее поколение аккумуляторов после литий-ионных аккумуляторов. Он использует литиевый анод и имеет более высокую плотность энергии, но имеет проблемы с ростом дендритов, низким КПД и малым сроком службы.
Дунхай Ван, профессор машиностроения и ведущий исследователь Центра технологий аккумуляторов и накопления энергии
Решением этих проблем, по мнению исследователей, является самособирающийся монослой, который является электрохимически активным, так что он может разлагаться на соответствующие компоненты и защищать поверхность литиевого анода.
Батарея состоит из литиевого анода, катода из оксида металлического лития и электролита, который также содержит литий-ионные проводящие материалы и защитный тонкопленочный слой. Без этого слоя батарея будет иметь тенденцию к образованию шипов кристаллов лития при быстрой зарядке или в холодных условиях. Эти литиевые шипы в конечном итоге приводят к короткому замыканию батареи, что значительно снижает ее полезность и срок службы.
Ключ в том, чтобы настроить молекулярную химию для самосборки на поверхности. Монослой обеспечит хорошую поверхность раздела твердого электролита при зарядке и защитит литиевый анод, заявляют ученые.
Слои в литиево-металлическом аноде для низкотемпературных батарей Авторы: Donghai Wang, Penn State
Исследователи наносят монослой на тонкий слой меди. Когда аккумулятор заряжается, литий попадает на монослой и разлагается с образованием стабильного межфазного слоя. Некоторое количество лития осаждается на меди вместе с оставшимся слоем, а разложившаяся часть исходного слоя восстанавливается поверх лития, защищая литий и предотвращая образование дендритов лития.
По словам исследователей, эта технология может увеличить емкость аккумулятора и увеличить количество раз, которое можно заряжать. Однако на данный момент аккумулятор можно зарядить только несколько сотен раз.
Эта технология демонстрирует способность вовремя формировать слой, разлагаться и самопроизвольно преобразовываться, чтобы оставаться на меди, а также покрывать поверхность лития. Со временем его можно будет использовать для дронов, автомобилей или некоторых очень маленьких батарей, используемых для подводных применений при низких температурах, заключают исследователи.
Ядерные отходы лягут в основу «вечного» аккумулятора (фото+видео)
Опасные отходы предложено превращать в источники энергии,способные работать без подзарядки до 28 000 лет.
NDB
Калифорнийский стартап NDB предложил использовать ядерные отходы в качестве источника энергии, которые можно использовать в различных устройствах, включая электромобили. Новые батареи будут иметь более высокую плотность энергии, чем существующие литий-ионные аккумуляторы, а также достаточную надёжность для широкого применения.
Аккумулятор будет построен вокруг небольшого элемента графитовых деталей ядерного реактора, которые поглотили излучение топливных стержней и сами стали радиоактивными. Этот графит богат радиоизотопом углерод-14, который используют для лабораторного производства крошечных элементов, выступающих в роли источника энергии.
NDB
Радиоактивный углерод-14 полностью покрыт слоем дешёвого, нерадиоактивного, созданного в лаборатории углерода-12, который обеспечивает батарейке необходимую физическую прочность и защиту от радиации. Для создания аккумулятора вместе объединяются несколько «слоёв» наноматериала на основе изотопов углерода, которые дополнены крошечной интегральной схемой и небольшим суперконденсатором для сбора, хранения и мгновенного распределения заряда.
В NDB заявляют, что по такой схеме реально создать батарею любого формата, а уровень излучения от аккумулятора с ядерными отходами окажется меньше, чем естественный радиоактивный фон человеческого организма. В зависимости от мощности источника энергии и его размеров, срок службы авторы разработки оценивают от 10 до 28 000 лет, причём аккумуляторы можно будет переставлять с устройства на устройства по мере их износа или выхода из строя. Кроме того, разработка NDB позволит частично решить проблему с ядерными отходами, которые опасны, трудны и дороги в хранении, а также имеют очень длительный период полураспада.
Как сообщает New Atlas, в настоящее время компания ищет инвесторов, которые помогли бы организовать массовое производство инновационных аккумуляторов. Сроки появления первых товарных батарей на основе ядерных отходов пока не названы.
Учёные создали первый аккумулятор на основе углекислого газа
Американские исследователи нашли способ превратить углекислый газ в твёрдый материал, который использовали в разработке нового аккумулятора. Литий-углекислотные батареи потенциально будут иметь энергоёмкость в семь раз выше, чем нынешние литий-ионные аккумуляторы.
Основной проблемой оказалось то, что углерод стремился восстановиться на катализаторе и резко снижал проводимость. Из-за этого было невозможно добиться более десятка циклов перезарядки.
Учёные поняли необходимость использования в устройстве новых материалов. Проблему решили с помощью интеграции нанофлаков дисульфида молибдена в катодный катализатор, а также с помощью применения гибридного электролита нового типа из ионной жидкости и диметилсульфоксида.
Это позволило добиться свыше пятисот циклов полной перезарядки батареи. Хотя для коммерческого использования такого аккумулятора время ещё не пришло, учёные считают, что находятся на верном пути, и планируют совершенствовать новую технологию.
Учёные создали невоспламеняющийся литий-ионный аккумулятор
Благодаря созданию нового класса электролитов «вода-в-соли» учёные разработали новый тип литий-ионного аккумулятора, который не подвержен риску возгорания. Об этом сообщает PHYS.ORG.
Повсеместно используемые литий-ионные аккумуляторы обладают серьёзным недостатком — способностью самопроизвольно возгораться и даже взрываться. Так, например, многие авиакомпании запретили проносить на борт самолёта телефоны Samsung Galaxy Note7, батареи которых оказались небезопасными.
Учёные лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса для решения этой проблемы попробовали заменить легковоспламеняющиеся токсичные и высокореактивные электролиты в литий-ионной батарее жидким полимером «вода-в-соли» на водной основе, который повышает безопасность аккумулятора.
Кроме того, что созданная батарея не подвержена риску возгорания, полученный аккумулятор обладает повышенной ёмкостью и имеет значительно больший жизненный цикл, чем его предыдущий аналог.
Ранее учёные лаборатории Джона Хопкинса уже создавали гибкую аккумуляторную батарею. Теперь к её характеристикам добавится еще и невозгораемость.
Учёные создали самый эффективный в мире литиево-серный аккумулятор
Австралийские учёные готовы выпустить на рынок литиево-серные (Li-S) аккумуляторные батареи, которые будут обладать в четыре раза большей ёмкостью по сравнению с используемыми в настоящий момент литий-ионными аккумуляторами. Статья о разработке опубликована в журнале Science Advances.
По мнению исследователей, новый тип аккумулятора может произвести революцию в производстве и использовании смартфонов, электромобилей и компьютеров. Так, с новой батареей телефон сможет работать пять дней подряд, а электромобиль сможет преодолеть более 1 тыс. километров без подзарядки.
Для этого учёные Университета Монаша доработали конструкцию серных катодов, которые поместили в стандартные литий-ионные батареи. В результате катоды смогли выдерживать более высокие нагрузки без снижения общей емкости и производительности батареи. Именно это было проблемой предыдущих попыток создания литиево-серных аккумуляторов. Помимо повышенных ёмкостных характеристик новая батарея дешевле в производстве и более экологична.
Австралийцы создали самый мощный в мире аккумулятор
Австралийские ученые собираются коммерциализировать самый мощный в мире аккумулятор
Исследователи из Университета Монаш, Австралия, находятся на пороге коммерциализации самого эффективного в мире литий-ионного (Li-S) аккумуляторов. Он может превзойти нынешних лидеров рынка более чем в четыре раза.
Доктор Махдот Шайбани с факультета механического и аэрокосмического машиностроения Университета Монаш возглавлял международную исследовательскую группу. Она разработала литий-ионный аккумулятор, который обладает лучшими характеристиками, чем современные литий-ионные продукты. Он также меньше влияет на окружающую среду.
Исследователи получили одобренный зарегистрированный патент (PCT / AU 2019/051239) для своего производственного процесса. Клетки-прототипы были успешно изготовлены немецким партнером по исследованиям и разработкам Fraunhofer Institute for Material Beam and Technology. Дальнейшие испытания должны состояться в Австралии в первой половине этого года.
Профессор Мойнаки Мажумдер сказал, что это событие стало прорывом для австралийской промышленности. В будущем, она может изменить способ производства телефонов, автомобилей, компьютеров и солнечных аккумуляторов. Используя те же материалы в стандартных литий-ионных аккумуляторах, исследователи перенастроили конструкцию серных катодов. Таким образом, они могут выдерживать более высокие нагрузки без снижения общей емкости или производительности.
