Τηλέφωνα, ηλεκτρικά αυτοκίνητα, διαστημικοί σταθμοί - όλες αυτές οι συσκευές χρειάζονται υψηλής ποιότητας, ισχυρές και
Πώς θα λειτουργήσει η μπαταρία του μέλλοντος;
Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Darren Hahn και με τη συμβολή των μηχανικών της LG ανέπτυξε μια μπαταρία στερεάς κατάστασης υψηλής απόδοσης με καθαρή άνοδο πυριτίου.Έχει ονομαστεί η μπαταρία του μέλλοντος επειδή είναι ανώτερη στις ιδιότητές τηςΌλα τα ανάλογα.
Για να δημιουργήσουν μια τέτοια μπαταρία, οι συγγραφείςσυνδύασε δύο προσεγγίσεις για την παραγωγή μπαταριών για ηλεκτρικά αυτοκίνητα, οπότε η μπαταρία διαθέτει ηλεκτρολύτη στερεάς κατάστασης και άνοδο πυριτίου. Η μπαταρία που προέκυψε δοκιμάστηκε από διεθνή ομάδα και επιβεβαιώθηκε ότι είναι ασφαλής.
Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα, αλλά και σε ηλεκτρικά δίκτυα.
Γιατί οι επιστήμονες αναπτύσσουν συνεχώς νέους τύπους μπαταριών; Τι φταίει με αυτά που χρησιμοποιούμε σήμερα;
Τις περισσότερες φορές, χρησιμοποιούμε μπαταρίες ιόντων λιθίου, μπορούν να βρεθούν παντού: σε τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, κάμερες.Τέτοιες μπαταρίες απέχουν πολύ από το ιδανικό: μπορούν να αποθηκεύσουν ενέργεια για μεγάλο χρονικό διάστημα και σε μεγάλες ποσότητες, αλλά φθείρονται γρήγορα και απαιτούν επίσης τη θερμοκρασία κατά τη χρήση και δεν μπορούν να αντέξουνΤο τελευταίο επηρεάζει τη λειτουργία, για παράδειγμα, στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα.
Το πρόβλημα είναι ότι η κρυσταλλική δομήΟι μπαταρίες ιόντων λιθίου αλλάζουν με κάθε κύκλο φόρτισης-εκφόρτισης. Αυτό σημαίνει ότι η διάταξη των ατόμων, η οποία αρχικά παρείχε την απαιτούμενη απόδοση, γίνεται διαφορετική.
Η διάβρωση εμφανίζεται επίσης στην μπαταρία.Κάθε ηλεκτρόδιο συνδέεται με έναν συλλέκτη ρεύματος, συνήθως ένα μέταλλο όπως ο χαλκός για την άνοδο και το αλουμίνιο για την κάθοδο. Εάν αυτό το συνδετικό στοιχείο αρχίσει να αλλοιώνεται και να καταρρέει, τότε η επιφάνεια του συλλέκτη ρεύματος θα παραμορφωθεί επίσης. Επομένως, εάν το μέταλλο διαβρωθεί, δεν μπορεί να κινήσει αποτελεσματικά τα ηλεκτρόνια.
Ένα άλλο πρόβλημα με τις σύγχρονες μπαταρίες είναι το υλικό από το οποίο κατασκευάζονται.Οι περισσότεροι χρησιμοποιούν κοβάλτιο - το 60% της παγκόσμιας προσφοράς κοβαλτίου πηγαίνειαπό το Κονγκό, οπότε η εξάρτηση της αγοράς είναι εξαιρετικά υψηλή και λόγω προβλημάτων με τις εισαγωγές, μπορούνΗ παγκόσμια παραγωγή υποφέρει.
Εάν οι μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν λειτουργούν καλά, θα τις αντικαταστήσουν οι τελευταίες μπαταρίες ανόδου πυριτίου;
Ναι, αλλά δεν είναι τόσο απλό.Κάθε τεχνολογία έχει τα μειονεκτήματά της. Σήμερα, χρησιμοποιούνται μπαταρίες ανόδου πυριτίου, για παράδειγμα, στην Tesla. Σύμφωνα με τον Elon Musk, το πυρίτιο στις μπαταρίες ηλεκτρικών αυτοκινήτων βοηθά στην αύξηση της εμβέλειας κατά 6%. Επίσης, τέτοιες μπαταρίες έχουν σχετικά υψηλότερη ειδική χωρητικότητα - είναι περίπου 3.600 mA * h / g.
Υπάρχουν όμως και προβλήματα: για παράδειγμα, αυτός ο τύπος ανόδου είναι ασταθής, ώστε να μπορείΕάν έρθει σε επαφή με έναν υγρό ηλεκτρολύτη, το πυρίτιο κάνει κακή δουλειά στην αποθήκευση ενέργειας.Σε αυτήν την περίπτωση, ο ηλεκτροκινητήρας χάνει την ισχύ του.Εάν το ποσοστό του είναι μικρό, τότε η ανάπτυξη θα είναι επίσηςΗ απόδοση παραμένει ελάχιστη.
Ποιες άλλες μπαταρίες μπορεί να εμφανιστούν στις συσκευές μας στο μέλλον;
- Μπαταρία λιθίου άνθρακα
Οι μηχανικοί Mahle μαζί μεΟ κατασκευαστής μπαταριών Allotrope Energy δημιούργησε μια νέα αρχιτεκτονική για μπαταρίες λιθίου-άνθρακα που βασίζονται σε υπερπυκνωτές. Η νέα μπαταρία είναι κατασκευασμένη από άνοδο υψηλής ταχύτητας σε συνδυασμό με κάθοδο. Και τα δύο μέρη χωρίζονται με οργανικό ηλεκτρολύτη. Μπορεί να φορτίσει γρήγορα υπερπυκνωτές και να αποθηκεύσει ενέργεια σε υψηλή πυκνότητα. Οι προγραμματιστές κατάφεραν να φορτίσουν ένα ηλεκτρικό μοτοποδήλατο με αυτό σε 90 δευτερόλεπτα.
- Μπαταρία θείου λιθίου με ζάχαρη
Οι συντάκτες μιας άλλης επιστημονικής εργασίας δημιούργησαν θειούχο λίθιομπαταρία και χρησιμοποίησε ζάχαρη για να το κάνει πιο σταθερό. Ορισμένες ουσίες με βάση τη ζάχαρη μπορούν να αποτρέψουν την υποβάθμιση των γεωλογικών ιζημάτων και επίσης να διατηρήσουν ισχυρούς δεσμούς μεταξύ σουλφιδίων. Ως αποτέλεσμα, η μπαταρία με ζάχαρη επέδειξε χωρητικότητα περίπου 700 mAh / g και περισσότερους από 1.000 κύκλους.
- Μπαταρία αλκαλικού μετάλλου χλωρίου
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντανέπτυξε μια μπαταρία χλωρίου μετάλλων αλκαλίων: βασίζεται στην αντίστροφη χημική μετατροπή χλωριούχου νατρίου (Na / Cl2) ή χλωριούχου λιθίου (Li / Cl2) σε χλώριο. Το προκύπτον κύτταρο έδειξε μια αρκετά υψηλή ικανότητα εκφόρτισης - 2 800 mA * h / g της καθόδου. Αλλά μετά τον πρώτο κύκλο χρήσης, η χωρητικότητα έχει μειωθεί στο μισό. Παρ 'όλα αυτά, η μπαταρία είχε καλή απόδοση.
Οι μπαταρίες του μέλλοντος θα είναι κατασκευασμένες από κοινά και εύκολα ανακυκλώσιμα υλικά, ενώ θα αρχίσουν επίσης ναΑποθηκεύστε ενέργεια με υψηλή πυκνότητα και σχεδόν καθόλου διάβρωση.Μέχρι στιγμής, οι μηχανικοί και οι φυσικοί δεν έχουν καταφέρει να δημιουργήσουν την τέλεια φόρμουλα για την μπαταρία, αλλά η ανάγκη για αποτελεσματική αποθήκευση ενέργειας συνεχίζεταιμεγαλώνουν, οπότε θα δούμε πολλές πιο ασυνήθιστες λύσεις προς αυτή την κατεύθυνση.
Διαβάστε περισσότερα
Ο Χόκινγκ είχε δίκιο, αλλά μερικές φορές λάθος: οι πιο τολμηρές ιδέες του επιστήμονα
Τα φάρμακα γρίπης μπορούν να βοηθήσουν τον ιό
Ένας κινεζικός υπερηχητικός πύραυλος έκανε τροχιά σε ολόκληρη την υδρόγειο. Πώς είναι δυνατόν αυτό και τι είναι γνωστό για αυτήν