Telefonai, elektromobiliai, kosminės stotys – visų šių įrenginių veikimui reikia kokybiškų, galingų ir
Kaip veiks ateities akumuliatorius?
Tarptautinė mokslininkų komanda, vadovaujamaDarrenas Khanas ir dalyvaujant LG inžinieriams sukūrė didelio našumo kietojo kūno akumuliatorių su anodu, pagamintu iš gryno silicio. Jis buvo vadinamas ateities baterija, nes savo savybėmis pranoksta visus analogus.
Norėdami sukurti tokią bateriją, autoriaisujungė du elektromobilių akumuliatorių gamybos metodus, todėl akumuliatorius turi kietojo kūno elektrolitą ir silicio anodą. Gautą akumuliatorių išbandė tarptautinė komanda ir patvirtino, kad jis yra saugus.
Jis taip pat gali būti naudojamas ne tik elektromobiliuose, bet ir elektros tinkluose.
Kodėl mokslininkai nuolat kuria naujų tipų baterijas? Kas negerai su tais, kuriuos naudojame šiandien?
Dažniausiai naudojame ličio jonų baterijas, josgalima rasti visur: telefonuose, nešiojamuose kompiuteriuose, fotoaparatuose. Tokios baterijos toli gražu nėra idealios: jos gali kaupti energiją ilgai ir dideliais kiekiais, tačiau greitai susidėvi, taip pat reikalauja temperatūros naudojimo metu ir neatlaiko reguliarių ir galingų vibracijų. Pastaroji turi įtakos veikimui, pavyzdžiui, elektromobiliuose.
Problema ta, kad kristalų struktūraličio jonų baterijos keičiamos su kiekvienu įkrovimo-iškrovimo ciklu. Tai reiškia, kad atomų išdėstymas, kuris iš pradžių užtikrino reikiamą našumą, tampa kitoks.
Korozija atsiranda ir akumuliatoriuje.Kiekvienas elektrodas yra prijungtas prie srovės kolektoriaus, paprastai toks metalas kaip varis anodui ir aliuminis katodui. Jei šis jungiamasis elementas pradeda blogėti ir žlugti, tada srovės kolektoriaus paviršius taip pat deformuojasi. Todėl, jei metalas yra korozinis, jis negali efektyviai judinti elektronų.
Kita šiuolaikinių baterijų problema – medžiagaiš kurių jie pagaminti. Dauguma naudoja kobaltą – 60% viso pasaulio kobalto tiekimo gaunama iš Kongo, todėl priklausomybė nuo rinkos yra itin didelė ir dėl importo problemų gali nukentėti pasaulinė gamyba.
Jei ličio jonų baterijos veikia netinkamai, ar naujausios silicio anodo baterijos jas pakeis?
Taip, bet tai nėra taip paprasta.Bet kuri technologija turi savo trūkumų. Šiandien silicio anodo baterijos naudojamos, pavyzdžiui, „Tesla“. Elono Musko teigimu, silicis elektromobilių akumuliatoriuose padeda padidinti nuotolį 6%. Taip pat tokios baterijos turi santykinai didesnę savitąją galią - ji yra apie 3600 mA * h / g.
Tačiau yra ir problemų:pavyzdžiui, šio tipo anodas yra nestabilus, todėl gali būti pavojingas veikimo metu. Jei jis liečiasi su skystu elektrolitu, silicis netinkamai kaupia energiją. Tokiu atveju elektros variklis praranda savo galią. Štai kodėl baterijos šiandien nėra pagamintos tik iš silicio. Jei jo procentas mažas, tai našumo augimas išlieka minimalus.
Kokios kitos baterijos ateityje gali pasirodyti mūsų įrenginiuose?
- Ličio anglies baterija
Vyrai inžinieriai kartu subaterijų gamintojas „Allotrope Energy“ sukūrė naują ličio-anglies baterijų architektūrą, pagrįstą superkondensatoriais. Nauja baterija pagaminta iš didelio greičio anodo kartu su katodu. Abi dalys yra atskirtos organiniu elektrolitu. Jis gali greitai įkrauti superkondensatorius ir kaupti energiją dideliu tankiu. Kūrėjams pavyko per 90 sekundžių įkrauti juo elektrinį mopedą.
- Ličio sieros baterija su cukrumi
Kito mokslinio darbo autoriai sukūrė ličio sierąakumuliatorių ir naudojo cukrų, kad jis būtų stabilesnis. Kai kurios cukraus pagrindu pagamintos medžiagos gali užkirsti kelią geologinių nuosėdų skilimui ir išlaikyti tvirtus ryšius tarp sulfidų. Dėl to baterija su cukrumi parodė maždaug 700 mAh / g talpą ir daugiau nei 1000 ciklų.
- Šarminio metalo chloro baterija
Stanfordo universiteto mokslininkaisukūrė šarminių metalų chloro bateriją: ji pagrįsta atvirkštiniu cheminiu natrio chlorido (Na / Cl2) arba ličio chlorido (Li / Cl2) virsmu chloru. Gautas elementas parodė gana didelę iškrovos galią - 2 800 mA * h / g katodo. Tačiau po pirmojo naudojimo ciklo talpa sumažėjo perpus. Nepaisant to, baterija veikė gerai.
Ateities baterijos bus gaminamos išįprastų ir lengvai perdirbamų medžiagų, taip pat pradės kaupti energiją labai tankiai ir bus beveik nerūdijančios. Iki šiol inžinieriai ir fizikai nesugebėjo sukurti tobulos akumuliatoriaus formulės, tačiau efektyvaus energijos kaupimo poreikis ir toliau auga, todėl išvysime dar daug neįprastų sprendimų šia kryptimi.
Skaityti daugiau
Hawkingas buvo teisus, bet kartais klydo: drąsiausios mokslininko idėjos
Vaistai nuo gripo gali padėti virusui
Kinijos hipergarsinė raketa skriejo aplink pasaulį. Kaip tai įmanoma ir kas apie ją žinoma