Телефони, електрически автомобили, космически станции - за работата на всички тези устройства се нуждаете от висококачествени, мощни и
Как ще работи батерията на бъдещето?
Международен екип от учени, ръководени отDarren Khan и с участието на инженерите на LG разработиха високоефективна твърда батерия с анод, изработен от чист силиций. Наричат я батерията на бъдещето, защото нейните свойства надминават всички аналози.
За да създадат такава батерия, авторитекомбинира два подхода към производството на батерии за електрически автомобили, така че батерията има твърд електролит и силициев анод. Получената батерия е тествана от международен екип и е потвърдена, че е безопасна.
Може да се използва не само в електрически автомобили, но и в електрически мрежи.
Защо учените непрекъснато разработват нови видове батерии? Какво не е наред с тези, които използваме днес?
Най-често използваме литиево-йонни батерии, теможе да се намери навсякъде: в телефони, лаптопи, фотоапарати. Такива батерии далеч не са идеални: те могат да съхраняват енергия за дълго време и в големи количества, но се износват бързо, също са взискателни към температурата по време на употреба и не могат да издържат на редовни и силни вибрации. Последното засяга работата, например, в електрически превозни средства.
Проблемът е, че кристалната структуралитиево-йонните батерии се сменят с всеки цикъл на зареждане-разреждане. Това означава, че подреждането на атомите, което първоначално е осигурило необходимата производителност, става различно.
Появява се и корозия в батерията.Всеки електрод е свързан към токов колектор, обикновено метал, като мед за анода и алуминий за катод. Ако този свързващ елемент започне да се влошава и срутва, тогава повърхността на токовия колектор също ще се деформира. Следователно, ако металът е корозирал, той не може да премести електроните ефективно.
Друг проблем на съвременните батерии е материалътот които са направени. Повечето използват кобалт - 60% от световните доставки на кобалт идват от Конго, така че зависимостта на пазара е изключително голяма и световното производство може да пострада поради проблеми с вноса.
Ако литиево-йонните батерии не работят добре, най-новите силициеви анодни батерии ще ги заменят?
Да, но не е толкова просто.Всяка технология има своите недостатъци. Днес силициеви анодни батерии се използват, например, в Tesla. Според Илон Мъск силицийът в акумулаторите на електрически автомобили помага за увеличаване на пробега с 6%. Също така, такива батерии имат относително по-висок специфичен капацитет - той е около 3 600 mA * h / g.
Но има и проблеми:например, този тип анод е нестабилен и следователно може да бъде опасен по време на работа. Ако влезе в контакт с течен електролит, тогава силицият не върши добра работа за съхраняване на енергия. В този случай електродвигателят губи мощността си. Ето защо батериите днес не са направени изцяло от силиций. Ако процентът му е малък, тогава растежът на производителността остава минимален.
Какви други батерии може да се появят в нашите устройства в бъдеще?
- Литиева въглеродна батерия
Инженерите от Mahle заедно спроизводителят на батерии Allotrope Energy създаде нова архитектура за литиево-въглеродни батерии, базирани на суперкондензатори. Новата батерия е направена от високоскоростен анод, комбиниран с катод. И двете части са разделени от органичен електролит. Може бързо да зарежда суперкондензатори и да съхранява енергия с висока плътност. Разработчиците успяха да заредят електрически мотопед с него за 90 секунди.
- Литиева сярна батерия със захар
Авторите на друга научна работа създадоха литий-сярабатерия и използвана захар, за да стане по-стабилна. Някои вещества на базата на захар могат да предотвратят разграждането в геоложки седименти и също така да поддържат силни връзки между сулфидите. В резултат на това батерията със захар демонстрира капацитет от около 700 mAh/g и работи над 1000 цикъла.
- Алкалометална хлорна батерия
Изследователи от Станфордския университетразработи хлорна батерия с алкален метал: тя се основава на обратното химическо преобразуване на натриев хлорид (Na / Cl2) или литиев хлорид (Li / Cl2) в хлор. Получената клетка показа доста висок капацитет на разреждане - 2 800 mA * h / g на катода. Но след първия цикъл на използване капацитетът е намалял наполовина. Въпреки това батерията се представи добре.
Батериите на бъдещето ще бъдат направени отобикновени и лесно рециклируеми материали и също ще започнат да съхраняват енергия с висока плътност и почти не са корозиращи. Досега инженерите и физиците не са успели да създадат идеалната формула за батерия, но нуждата от ефективно съхранение на енергия продължава да расте, така че ще видим още много необичайни решения в тази посока.
Прочетете още
Хокинг беше прав, но понякога грешен: най -смелите идеи на учения
Грипните лекарства могат да помогнат на вируса
Китайска хиперзвукова ракета обиколи целия свят. Как е възможно това и какво се знае за нея