Telefoner, elbiler, rumstationer - til driften af alle disse enheder har du brug for høj kvalitet, kraftfuld og
Hvordan vil fremtidens batteri fungere?
Et internationalt hold af forskere ledet afDarren Khan og med deltagelse af LG-ingeniører udviklede et højtydende solid-state batteri med en anode lavet af rent silicium. Det blev kaldt fremtidens batteri, fordi dets egenskaber overgår alle analoger.
For at skabe et sådant batteri, forfatternekombineret to tilgange til produktion af batterier til elbiler, så batteriet har en solid-state elektrolyt og en silicium anode. Det resulterende batteri er blevet testet af et internationalt team og bekræftet som sikkert.
Det kan også bruges ikke kun i elbiler, men også i elektriske netværk.
Hvorfor udvikler forskere konstant nye typer batterier? Hvad er der galt med dem, vi bruger i dag?
Oftest bruger vi lithium-ion batterier, dekan findes overalt: i telefoner, bærbare computere, kameraer. Sådanne batterier er langt fra ideelle: De kan lagre energi i lang tid og i store mængder, men de slides hurtigt, er også temperaturkrævende under brug og kan ikke modstå regelmæssige og kraftige vibrationer. Sidstnævnte påvirker driften, for eksempel i elektriske køretøjer.
Problemet er, at krystalstrukturenlithium-ion-batterier udskiftes med hver opladning-afladningscyklus. Det betyder, at arrangementet af atomer, som oprindeligt gav den nødvendige ydeevne, bliver anderledes.
Korrosion forekommer også i batteriet.Hver elektrode er forbundet til en strømaftager, normalt et metal som kobber til anoden og aluminium til katoden. Hvis dette forbindelseselement begynder at forringes og kollapse, vil overfladen af strømkollektoren også deformeres. Derfor, hvis metallet er korroderet, kan det ikke flytte elektroner effektivt.
Et andet problem med moderne batterier er materialethvoraf de er lavet. De fleste bruger kobolt - 60% af verdens koboltforsyning kommer fra Congo, så markedsafhængigheden er ekstrem stor, og den globale produktion kan lide under importproblemer.
Hvis lithium-ion-batterier ikke fungerer godt, vil de nyeste siliciumanodebatterier erstatte dem?
Ja, men det er ikke så enkelt.Enhver teknologi har sine ulemper. I dag bruges siliciumanodebatterier for eksempel i Tesla. Ifølge Elon Musk er silicium i elbilbatterier med til at øge rækkevidden med 6 %. Sådanne batterier har også en relativt højere specifik kapacitet - det er omkring 3 600 mA * h / g.
Men der er også problemer:for eksempel er denne type anode ustabil og kan derfor være farlig under drift. Hvis det kommer i kontakt med en flydende elektrolyt, gør silicium ikke et godt stykke arbejde med at lagre energi. I dette tilfælde mister den elektriske motor sin kraft. Derfor er batterier i dag ikke udelukkende lavet af silicium. Hvis dens procentdel er lille, forbliver produktivitetsvæksten minimal.
Hvilke andre batterier kan dukke op i vores enheder i fremtiden?
- Lithium carbon batteri
Ingeniørerne fra Mahle sammen medbatteriproducenten Allotrope Energy har skabt en ny lithium-carbon batteriarkitektur baseret på superkondensatorer. Det nye batteri er lavet af en højhastighedsanode kombineret med en katode. Begge dele er adskilt af en organisk elektrolyt. Den kan hurtigt oplade superkondensatorer og lagre energi ved en høj tæthed. Det lykkedes udviklerne at lade en elektrisk knallert op med den på 90 sekunder.
- Lithium svovlbatteri med sukker
Forfatterne af et andet videnskabeligt arbejde skabte en lithium-svovlbatteri og brugt sukker for at gøre det mere stabilt. Nogle sukkerbaserede stoffer kan forhindre nedbrydning i geologiske sedimenter og også opretholde stærke bindinger mellem sulfider. Som et resultat viste batteriet med sukker en ydeevne på omkring 700 mAh/g og fungerede over 1.000 cyklusser.
- Alkali metal klor batteri
Forskere ved Stanford Universityudviklet et alkalimetal klorbatteri: det er baseret på omvendt kemisk omdannelse af natriumchlorid (Na / Cl2) eller lithiumchlorid (Li / Cl2) til klor. Den resulterende celle viste en ret høj afladningskapacitet - 2 800 mA * h / g af katoden. Men efter den første brugscyklus er kapaciteten halveret. På trods af dette klarede batteriet sig godt.
Fremtidens batterier bliver lavet afalmindelige og let genanvendelige materialer, og vil også begynde at lagre energi med høj densitet og være næsten ikke-ætsende. Indtil videre har ingeniører og fysikere ikke været i stand til at skabe den perfekte formel for et batteri, men behovet for effektiv energilagring fortsætter med at vokse, så vi vil se mange flere usædvanlige løsninger i denne retning.
Læs mere
Hawking havde ret, men nogle gange forkert: videnskabsmandens mest vovede ideer
Influenza medicin kan hjælpe virussen
Et kinesisk hypersonisk missil kredsede om hele kloden. Hvordan er dette muligt, og hvad ved man om hende