Telefoni, elektromobiļi, kosmosa stacijas – visu šo ierīču darbībai nepieciešamas kvalitatīvas, jaudīgas un
Kā darbosies nākotnes akumulators?
Starptautiska zinātnieku komanda, kuru vadaDarens Khans un ar LG inženieru līdzdalību izstrādāja augstas veiktspējas cietvielu akumulatoru ar anodu, kas izgatavots no tīra silīcija. To sauca par nākotnes akumulatoru, jo tā īpašības pārspēj visus analogus.
Lai izveidotu šādu akumulatoru, autoriapvienoja divas pieejas elektromobiļu bateriju ražošanai, tāpēc akumulatoram ir cietvielu elektrolīts un silīcija anods. Iegūto akumulatoru ir pārbaudījusi starptautiska komanda un apstiprināts, ka tas ir drošs.
To var izmantot arī ne tikai elektromobiļos, bet arī elektrotīklos.
Kāpēc zinātnieki nepārtraukti izstrādā jaunus bateriju veidus? Kas vainas tiem, kurus mēs šodien izmantojam?
Visbiežāk mēs izmantojam litija jonu baterijas, tāsvar atrast visur: tālruņos, klēpjdatoros, kamerās. Šādas baterijas ir tālu no ideāla: tās var uzglabāt enerģiju ilgu laiku un lielos daudzumos, taču tās ātri nolietojas, lietošanas laikā ir arī prasīgas pret temperatūru un neiztur regulāras un spēcīgas vibrācijas. Pēdējais ietekmē darbību, piemēram, elektriskajos transportlīdzekļos.
Problēma ir tā, ka kristāla struktūralitija jonu baterijas tiek mainītas ar katru uzlādes-izlādes ciklu. Tas nozīmē, ka atomu izvietojums, kas sākotnēji nodrošināja nepieciešamo veiktspēju, kļūst atšķirīgs.
Korozija notiek arī akumulatorā.Katrs elektrods ir savienots ar strāvas kolektoru, parasti metāls, piemēram, varš anodam un alumīnijs katodam. Ja šis savienojošais elements sāk pasliktināties un sabrukt, tad arī strāvas kolektora virsma deformēsies. Tāpēc, ja metāls ir sarūsējis, tas nevar efektīvi pārvietot elektronus.
Vēl viena problēma ar mūsdienu akumulatoriem ir materiālsno kā tie ir izgatavoti. Lielākā daļa izmanto kobaltu – 60% no pasaules kobalta piegādes nāk no Kongo, tāpēc tirgus atkarība ir ārkārtīgi liela un globālā ražošana var ciest importa problēmu dēļ.
Ja litija jonu baterijas nedarbojas labi, vai jaunākās silīcija anoda baterijas tās nomainīs?
Jā, bet tas nav tik vienkārši.Jebkurai tehnoloģijai ir savi trūkumi. Mūsdienās silīcija anoda baterijas tiek izmantotas, piemēram, Teslā. Pēc Elona Muska teiktā, silīcijs elektromobiļu akumulatoros palīdz palielināt diapazonu par 6%. Tāpat šādām baterijām ir salīdzinoši lielāka īpatnējā jauda - tas ir aptuveni 3600 mA * h / g.
Bet ir arī problēmas:piemēram, šāda veida anodi ir nestabili un tāpēc var būt bīstami darbības laikā. Ja tas nonāk saskarē ar šķidru elektrolītu, silīcijs neveic labu enerģijas uzkrāšanas darbu. Šajā gadījumā elektromotors zaudē savu jaudu. Tāpēc mūsdienās baterijas nav pilnībā izgatavotas no silīcija. Ja tā procentuālā daļa ir maza, tad produktivitātes pieaugums saglabājas minimāls.
Kādas citas baterijas var parādīties mūsu ierīcēs nākotnē?
- Litija oglekļa akumulators
Vīriešu inženieri kopā arakumulatoru ražotājs Allotrope Energy, pamatojoties uz superkondensatoriem, ir radījis jaunu arhitektūru litija-oglekļa baterijām. Jaunais akumulators ir izgatavots no ātrgaitas anoda apvienojumā ar katodu. Abas daļas ir atdalītas ar organisko elektrolītu. Tas var ātri uzlādēt superkondensatorus un uzglabāt enerģiju lielā blīvumā. Izstrādātājiem izdevās ar to uzlādēt elektrisko mopēdu 90 sekundēs.
- Litija sēra akumulators ar cukuru
Cita zinātniskā darba autori radīja litija sēruakumulatoru un izmantoja cukuru, lai padarītu to stabilāku. Dažas uz cukuru balstītas vielas var novērst noārdīšanos ģeoloģiskajos nogulumos, kā arī uzturēt ciešas saites starp sulfīdiem. Rezultātā akumulators ar cukuru demonstrēja jaudu aptuveni 700 mAh / g un vairāk nekā 1000 ciklus.
- Sārmu metāla hlora akumulators
Stenfordas universitātes pētniekiizstrādāja sārmu metālu hlora akumulatoru: tā pamatā ir nātrija hlorīda (Na / Cl2) vai litija hlorīda (Li / Cl2) apgrieztā ķīmiskā pārvēršana hlorā. Iegūtā šūna uzrādīja diezgan augstu izlādes spēju - 2 800 mA * h / g katoda. Bet pēc pirmā lietošanas cikla jauda ir samazinājusies uz pusi. Neskatoties uz to, akumulators darbojās labi.
Nākotnes baterijas tiks izgatavotas noizplatīti un viegli pārstrādājami materiāli, kā arī sāks uzkrāt enerģiju ar lielu blīvumu un gandrīz nerūsīs. Līdz šim inženieriem un fiziķiem nav izdevies izveidot ideālu akumulatora formulu, taču nepieciešamība pēc efektīvas enerģijas uzkrāšanas turpina pieaugt, tāpēc šajā virzienā redzēsim vēl daudz neparastu risinājumu.
Lasīt vairāk
Hokingam bija taisnība, bet reizēm nepareiza: zinātnieka visdrosmīgākās idejas
Zāles pret gripu var palīdzēt vīrusam
Ķīnas hiperskaņas raķete riņķoja ap visu pasauli. Kā tas ir iespējams un kas par viņu ir zināms