Telefonok, elektromos autók, űrállomások - mindezen eszközök működéséhez kiváló minőségű, erős és
Hogyan fog működni a jövő akkumulátora?
Egy nemzetközi tudóscsoport vezetésévelDarren Khan és az LG mérnökeinek közreműködésével kifejlesztett egy nagy teljesítményű szilárdtest akkumulátort, amelynek anódja tiszta szilíciumból készült. A jövő akkumulátorának nevezték, mert tulajdonságai felülmúlják az összes analógot.
Egy ilyen akkumulátor létrehozásához a szerzőkkét megközelítést kombinált az elektromos autók akkumulátorainak előállítására, így az akkumulátor szilárdtest elektrolittal és szilícium anóddal rendelkezik. Az így kapott akkumulátort egy nemzetközi csapat tesztelte, és megerősítette, hogy biztonságos.
Nemcsak elektromos autókban, hanem elektromos hálózatokban is használható.
Miért fejlesztenek ki folyamatosan új típusú akkumulátorokat a tudósok? Mi a baj a ma használtakkal?
Leggyakrabban lítium-ion akkumulátorokat használunk, azokatmindenhol megtalálható: telefonokban, laptopokban, fényképezőgépekben. Az ilyen akkumulátorok korántsem ideálisak: hosszú ideig és nagy mennyiségben képesek energiát tárolni, de gyorsan elhasználódnak, használat közben is hőigényesek, és nem bírják a rendszeres és erős rezgéseket. Ez utóbbi hatással van például az elektromos járművek működésére.
A probléma az, hogy a kristályszerkezetA lítium-ion akkumulátorokat minden töltési-kisütési ciklusban cserélik. Ez azt jelenti, hogy az atomok elrendezése, amely kezdetben biztosította a kívánt teljesítményt, megváltozik.
Korrózió is előfordul az akkumulátorban.Mindegyik elektróda áramkollektorhoz van csatlakoztatva, általában fémből, például rézből az anód és alumíniumból a katódból. Ha ez az összekötő elem kezd elromlani és összeomlik, akkor az áramkollektor felülete is deformálódik. Ezért, ha a fém korrodált, nem tudja hatékonyan mozgatni az elektronokat.
A modern akkumulátorok másik problémája az anyagamelyekből készülnek. A legtöbben kobaltot használnak – a világ kobaltellátásának 60%-a Kongóból származik, így rendkívül nagy a piaci függőség, és a globális termelés az importproblémák miatt szenvedhet.
Ha a lítium-ion akkumulátorok nem teljesítenek jól, a legújabb szilícium anód akkumulátorok helyettesítik őket?
Igen, de ez nem ilyen egyszerű.Minden technológiának megvannak a maga hátrányai. Ma például a Teslában használnak szilícium anód akkumulátorokat. Elon Musk szerint az elektromos autók akkumulátoraiban lévő szilícium 6%-kal növeli a hatótávolságot. Ezenkívül az ilyen akkumulátorok viszonylag nagyobb fajlagos kapacitással rendelkeznek - körülbelül 3 600 mA * h / g.
De vannak problémák is:például az ilyen típusú anód instabil, ezért működés közben veszélyes lehet. Ha folyékony elektrolittal érintkezik, akkor a szilícium nem képes jó energiát tárolni. Ebben az esetben az elektromos motor elveszti teljesítményét. Ez az oka annak, hogy az akkumulátorok ma nem teljesen szilíciumból készülnek. Ha a százalékos arány kicsi, akkor a termelékenység növekedése minimális marad.
Milyen egyéb akkumulátorok jelenhetnek meg készülékeinkben a jövőben?
- Lítium szén akkumulátor
A Mahle mérnökei együttAz akkumulátorgyártó Allotrope Energy új, szuperkondenzátorokon alapuló lítium-szén akkumulátor architektúrát hozott létre. Az új akkumulátor egy katóddal kombinált nagy sebességű anódból készül. Mindkét részt szerves elektrolit választja el. Gyorsan képes feltölteni a szuperkondenzátorokat és nagy sűrűségű energiát tárolni. A fejlesztőknek egy elektromos mopedet 90 másodperc alatt sikerült feltölteniük vele.
- Lítium kén akkumulátor cukorral
Egy másik tudományos munka szerzői létrehozták a lítium-kéntakkumulátort és használt cukrot, hogy stabilabb legyen. Egyes cukoralapú anyagok megakadályozhatják a geológiai üledékek lebomlását, és erős kötéseket is fenntarthatnak a szulfidok között. Ennek eredményeként a cukorral ellátott akkumulátor körülbelül 700 mAh / g kapacitást mutatott, és több mint 1000 cikluson keresztül működött.
- Alkáli fém klór akkumulátor
A Stanford Egyetem kutatóikifejlesztett egy alkálifém-klór akkumulátort: ez a nátrium-klorid (Na / Cl2) vagy lítium-klorid (Li / Cl2) klórrá való fordított kémiai átalakulásán alapul. A kapott cella meglehetősen nagy kisülési kapacitást mutatott - 2 800 mA * h / g katód. De az első használati ciklus után a kapacitás felére csökkent. Ennek ellenére az akkumulátor jól működött.
Ebből készülnek a jövő akkumulátoraielterjedt és könnyen újrahasznosítható anyagok, valamint nagy sűrűséggel kezdik tárolni az energiát, és szinte nem korrozívak. A mérnökök és fizikusok eddig nem tudták megalkotni az akkumulátor tökéletes képletét, de a hatékony energiatárolás iránti igény folyamatosan nő, így még sok szokatlan megoldást fogunk látni ebben az irányban.
Olvass tovább
Hawkingnak igaza volt, de néha tévedett: a tudós legmerészebb elképzelései
Az influenza elleni gyógyszerek segíthetnek a vírusnak
Egy kínai hiperszonikus rakéta kering az egész földkerekség körül. Hogyan lehetséges ez, és mit lehet tudni róla