Telefoni, električni automobili, svemirske stanice - za rad svih ovih uređaja potrebni su vam kvalitetni, snažni i
Kako će raditi baterija budućnosti?
Međunarodni tim znanstvenika predvođenDarren Khan i uz sudjelovanje LG-evih inženjera razvili su solid-state bateriju visokih performansi s anodom od čistog silicija. Nazvan je baterijom budućnosti jer svojim svojstvima nadmašuje sve analogne.
Za stvaranje takve baterije, autorikombinirala dva pristupa proizvodnji baterija za električne automobile, pa baterija ima elektrolit u čvrstom stanju i silicijsku anodu. Dobivenu bateriju testirao je međunarodni tim i potvrdio da je sigurna.
Također se može koristiti ne samo u električnim automobilima, već iu električnim mrežama.
Zašto znanstvenici neprestano razvijaju nove vrste baterija? Što nije u redu s onima koje danas koristimo?
Najčešće koristimo litij-ionske baterije, onimože se naći posvuda: u telefonima, prijenosnim računalima, fotoaparatima. Takve baterije su daleko od idealnih: mogu pohraniti energiju dugo iu velikim količinama, ali se brzo troše, također su zahtjevne za temperaturu tijekom uporabe i ne mogu izdržati redovite i snažne vibracije. Potonje utječe na rad, na primjer, u električnim vozilima.
Problem je što kristalna strukturalitij-ionske baterije se mijenjaju sa svakim ciklusom punjenja-pražnjenja. To znači da raspored atoma, koji je u početku osiguravao potrebne performanse, postaje drugačiji.
Korozija se također javlja u bateriji.Svaka elektroda je spojena na strujni kolektor, obično metal kao što je bakar za anodu i aluminij za katodu. Ako se ovaj spojni element počne propadati i urušavati, tada će se i površina strujnog kolektora deformirati. Stoga, ako je metal korodiran, ne može učinkovito pomicati elektrone.
Još jedan problem s modernim baterijama je materijalod kojih su napravljeni. Većina koristi kobalt - 60% svjetske ponude kobalta dolazi iz Konga, tako da je ovisnost o tržištu iznimno velika i globalna proizvodnja može trpjeti zbog problema s uvozom.
Ako litij-ionske baterije ne rade dobro, hoće li ih zamijeniti najnovije silikonske anodne baterije?
Da, ali nije tako jednostavno.Svaka tehnologija ima svoje nedostatke. Danas se silikonske anodne baterije koriste, primjerice, u Tesli. Prema riječima Elona Muska, silicij u baterijama električnih automobila pomaže povećati domet za 6%. Također, takve baterije imaju relativno veći specifični kapacitet - to je oko 3.600 mA * h / g.
Ali postoje i problemi:na primjer, ova vrsta anode je nestabilna i stoga može biti opasna tijekom rada. Ako dođe u dodir s tekućim elektrolitom, tada silicij ne obavlja dobar posao skladištenja energije. U tom slučaju elektromotor gubi snagu. To je razlog zašto današnje baterije nisu u potpunosti izrađene od silicija. Ako je njegov postotak mali, tada rast produktivnosti ostaje minimalan.
Koje bi se druge baterije mogle pojaviti u našim uređajima u budućnosti?
- Litij karbonska baterija
Inženjeri iz Mahlea zajedno saproizvođač baterija Allotrope Energy stvorio je novu arhitekturu litij-ugljičnih baterija baziranu na superkondenzatorima. Nova baterija izrađena je od anode velike brzine u kombinaciji s katodom. Oba dijela su odvojena organskim elektrolitom. Može brzo napuniti superkondenzatore i pohraniti energiju visoke gustoće. Programeri su njime uspjeli napuniti električni moped za 90 sekundi.
- Litij sumporna baterija sa šećerom
Autori drugog znanstvenog rada stvorili su litij-sumporbateriju i utrošeni šećer kako bi bio stabilniji. Neke tvari na bazi šećera mogu spriječiti razgradnju u geološkim sedimentima i također održavati jake veze između sulfida. Kao rezultat toga, baterija sa šećerom pokazala je kapacitet od oko 700 mAh/g i radila je preko 1000 ciklusa.
- Alkalijski metalni klor baterija
Istraživači sa Sveučilišta Stanfordrazvio klor bateriju alkalijskih metala: temelji se na obrnutoj kemijskoj konverziji natrijevog klorida (Na / Cl2) ili litijevog klorida (Li / Cl2) u klor. Rezultirajuća ćelija pokazala je prilično visok kapacitet pražnjenja - 2 800 mA * h / g katode. No, nakon prvog ciklusa korištenja kapacitet se prepolovio. Unatoč tome, baterija je dobro funkcionirala.
Baterije budućnosti bit će izrađene oduobičajeni materijali koji se lako mogu reciklirati, a također će početi pohranjivati energiju s velikom gustoćom i biti gotovo nekorozivni. Do sada inženjeri i fizičari nisu uspjeli stvoriti savršenu formulu za bateriju, ali potreba za učinkovitim skladištenjem energije nastavlja rasti, pa ćemo vidjeti još mnogo neobičnih rješenja u tom smjeru.
Čitaj više
Hawking je bio u pravu, ali ponekad i u krivu: najhrabrije znanstvenikove ideje
Lijekovi protiv gripe mogu pomoći virusu
Kineska hipersonična raketa obišla je cijeli svijet. Kako je to moguće i što se o njoj zna