Перспективные технологии для аккумуляторов будущего. Аккумуляторы новые


Аккумуляторы будущего - Мастерок.жж.рф

Продолжаю выполнять пожелания моих френдов из октябрьского  СТОЛА ЗАКАЗОВ . Читаем вопрос trudnopisaka :

"Интересно было бы узнать про новые технологии аккумуляторов, которые готовят к серийному производству."

Ну конечно же критерий серийного производства несколько растяжимый, но давайте попробуем узнать, что сейчас перспективно.

Вот что придумали химики :

Напряжение ячейки в вольтах (по вертикали) и удельная ёмкость катода (мАч/г) новой батареи сразу после её изготовления (I), первого разряда (II) и первого заряда (III) (иллюстрация Hee Soo Kim et al./Nature Communications).

По своему энергетическому потенциалу батареи, основанные на сочетании магния и серы, способны обойти литиевые. Но до сих пор никто не мог заставить эти два вещества дружно работать в аккумуляторной ячейке. Теперь, с некоторыми оговорками, это удалось группе специалистов в США.

Учёные из тойотовского исследовательского института в Северной Америке (TRI-NA) попытались решить главную проблему, стоящую на пути создания магниево-серных батарей (Mg/S).

По информации Green Car Congress, для задействования магния в роли анода химикам до сих пор удавалось применять только нуклеофильные электролиты (смотрите "нуклеофильные и электрофильные реагенты" в БСЭ), что исключало работу в паре с данным металлом электрофильных катодов, таких как сера. Ведь указанные электролиты сразу выводили катод из строя, вступая в ненужные реакции.

Фактически для пары Mg/S до сих пор не существовало никакого приемлемого электролита, который был бы совместим с обоими элементами. А ведь такой аккумулятор очень привлекателен, поскольку его теоретическая плотность энергии — более 4000 Вт-ч/л.

Создать подходящий ненуклеофильный электролит авторам работы удалось в реакции гексаметилдисилазид хлорида магния и трихлорида алюминия. Получились кристаллические частицы [Mg2(μ-Cl)36THF]+, способствовавшие стабилизации и активности электролита.

Учёные собрали опытную батарейку размером с монетку, применив магниевый анод, сепаратор, катод из серы, смешанной с сажей и полимерным связующим, и новый электролит. Фактически получился первый перезаряжаемый аккумулятор типа Mg/S, хотя и не слишком долговечный.

Учёные пока не решили проблему постепенного растворения серы и образования полисульфидов. Тем не менее химики считают, что наконец-то показали электролит, способный «поженить» такие «ёмкие» материалы, как магний и сера в работоспособном устройстве.

(Детали эксперимента раскрывает статья в Nature Communications.)

Новый тип аккумуляторных батарей - литиево-полимерный (Li-polymer)

На самом деле литий-полимерные (полное название – литий-твердополимерные) аккумуляторы нельзя считать каким-либо откровением на рынке батарей – они всего лишь представляют собой усовершенствованный вариант Li-Ion-технологии. В их конструкции принципиально изменена лишь одна деталь – жидкий электролит заменен твердым материалом. В качестве химической основы электролита по-прежнему используются соли лития, только в данном случае они содержатся в специальной полимерной прокладке, помещенной между анодом и катодом. За счет отказа от жидкого электролита у Li-Pol-батарей появилось несколько дополнительных преимуществ. Во-первых, так как новые аккумуляторы не нуждаются в металлической оболочке, у них несколько повысилась плотность энергии (130-150 Вт/кг), а во-вторых, появилась возможность выпускать Li-Pol-батареи в корпусах практически произвольной формы, в отличие от Li-Ion, которые требуют либо цилиндрического, либо прямоугольного корпуса. Данная особенность позволяет не только полностью заполнять аккумулятором батарейный отсек, но и вообще переместить батарею в ранее недоступные места (например, в ноутбуке за матрицу дисплея – настолько тонкими они могут быть). Кроме того, Li-Pol-аккумуляторы существенно безопаснее литий-ионных, менее токсичны и при этом их себестоимость мало отличается от Li-Ion элементов питания. Так что у литий-полимерных батарей в ближайшее время есть все шансы вырваться на первое место по популярности среди аккумуляторов, и единственное, что может встать у них на пути, так это возможный запуск серийного производства серебряно-цинковых батарей, аккумуляторов на основе нанотрубок или топливных элементов.

Основные преимущества Li-polymer батарей:

  • большая плотность энергии, т. е. примерно в три раза выше, чем у никелево-кадмиевого типа аккумулятора;
  • очень малый саморазряд;
  • малые габариты.
Использование твердого электролита позволяет довести размеры элементов аккумулятора до 1 мм в толщине. Так как данная конструкция не содержит жидкого электролита и реализуется набором различных пленок, то можно получать очень гибкие конструктивные формы. Аккумулятор такого типа имеет очень малую толщину, что позволяет ему придавать необходимую форму (например, повторить форму сотового телефона).

Недостатки литиево-полимерного типа аккумулятора:

  • не может отдавать большие токи разряда;
  • не любит низких температур.

Серебряно-цинковые

Первые серебряно-цинковые батареи были разработаны достаточно давно, и на данный момент они активно используются в военной и космической технике, а также часах, калькуляторах и другой маломощной электронике. Устройство серебряно-цинковых батарей выглядит следующим образом: анод состоит из цинка, электролит – из гидрооксида калия, а катод – из оксида серебра. Среди отличительных особенностей данных аккумуляторов можно выделить крайне высокую плотность энергии (для реальных образцов – 150-240 Вт/кг, а теоретически – до 425 Вт/кг), возможность отдавать в нагрузку огромные токи, плюс достаточно низкий саморазряд. Впрочем, с долговечностью и с многократными циклами перезарядки у них всегда были серьезные проблемы. Причиной скорого выхода батарей из строя в первую очередь было появление так называемых цинковых дендритов, приводящих впоследствии к короткому замыканию, а также все тот же электролиз воды, поэтому до недавнего времени данные аккумуляторы были непригодны для использования в ноутбуках, сотовых телефонах и прочих устройствах подобного типа. Правда, последние разработки заинтересованных компаний (в частности, Zinc Matrix Power) показали, что с серебряно-цинковыми батареями не все потеряно, и вскоре они смогут составить конкуренцию литиевым элементам. Также сторонники технологии отмечают то, что данные батареи безвредны для окружающей среды и абсолютно безопасны. А в свете последних неприятных событий вокруг литиевых батарей, у серебряно-цинковых аккумуляторов стало заметно больше шансов на успех.

Литий-нанофосфатные батареи А123

Элементы питания A123Systems - являются новым поколением литиево-ионных батарей. Новые батареи отличаются не только большой токоодачей, но и быстротой зарядки. Всего за 15 минут требуется, чтобы зарядить Ли-Фе батарею полностью. К тому же такие аккумуляторы допускают в 10 раз больше циклов зарядки-разрядки, чем обычные аккумуляторы (1000 циклов). Список достоинств можно продолжить: работа при минусовой температуре (до -30 гр.С), малый вес, сверхнизкий саморазряд (3% в год) и самое главное - безопасность (не горят, не взрываются). Аккумуляторы A123Systems LiFePo4 на сегодняшний день остаются наилучшим решением для электропитания страйкбольного привода.

Введение.Элементы питания A123 - являются новым поколением литиево-ионных батарей. Данная технология была разработана и запатентована Масачуссетским Технологическим Институтом в 2001-м году, в основе которой лежит использование электродов нано-масштаба. В ноябре 2005 года А123System анонсировала новый высокомощный быстро-заряжающийся элемент питания, основанный на исследованиях лицензированных MIT. Первая партия элементов была выпущена в 1-м квартале 2006 года и использовалась для питания электроинструментов DeWalt, стартеров авиа-двигателей, гибридных автобусов и PHEV-конвертированных электромобилей.

Принцип действияНовые батареи отличаются не только большой емкостью, но и быстротой зарядки. Всего за 15 минут требуется, чтобы зарядить их. К тому же такие аккумуляторы допускают в 10 раз больше циклов зарядки-разрядки, чем обычные модели. Идея нового аккумулятора заключается в активизации литиево-ионного обмена между электродами. С помощью наночастиц удалось развить обменную поверхность электродов и получить более интенсивный ионный поток. Чтобы исключить слишком cильное нагревание и возможный взрыв электродов, авторы разработки применили в катодах вместо лития/оксида кобальта литий/фосфат железа. Недостаточная электропроводность нового материала компенсируется введением наночастиц алюминия, марганца или титана.

Отличие от других батарейНикель-кадмиевые и метал-гидридные батареи - это уже прошлый век. Многие производители уже отказываются от производства кадмиевых батарей (в частности Panasonic). Литий-полимерные хороши, но имеют существенные недостатки - прежде всего недостаточная прочность, капризность, склонность к возгоранию. Для радиоуправляемых моделей, например вертолёта, ЛиПо вполне уместны - там все части нежные, лёгкие и хрупкие. Но для электропневматического привода, ЛиПо недостаточно актуальны. Представьте, что в цевье/прикладе вы носите достаточно хрупкие и быстровоспламеняющиеся батареи. Повредить такую батарею в запарке боя или просто уронить при установке очень просто. Последствия это – утечка лития и возможное возгорание. Впоследствии такую батарею придется выкинуть, т.к. она не подлежит восстановлению. Многие из моих знакомых (включая себя) не используют полимеры по этим причинам. Но прогресс на месте не стоит и недавно другой тип литиевых аккумуляторов, известный, как ЛиФо, или литий-фосфатные, или LiFePO4. Силовые ЛиФо аккумуляторы относятся к литий-ионным аккумуляторам, но за счёт улучшенной технологии (модно называемой "нанофосфатная" ) достигли уровня практического применения в устройствах с большим токопотреблением, например, в некоторых "топовых" моделях электроинструмента. Не обошли вниманием эти аккумуляторы и авиамоделисты - опробовали ЛиФо на радиоуправляемых моделях самолётов и вертолётов и даже успели накопить ценный опыт эксплуатации ЛиФо в режимах быстрого разряда большим током.

Достоинства и недостатки:Достоинства:1. Прочные и безопасные в отличие от Li-Po.2. Сверхбыстрый заряд (при токе 7А полный заряд за 15 мин !!!)3. Очень большой ток отдачи 60А - рабочий режим; 132А - кратковременный режим (до 10-ти секунд)4. Саморазряд 3% за 3 года5. Работают на холоде (до -30 гр. С) без потери рабочих свойств6. Наработка на отказ 1000 циклов (в трое больше чем у никелевых)7. Элементы можно составлять последовательно / параллельно, как обычные NiCd или NiMH

Недостатки:1. Требуют специального зарядного устройства (не совместимы с LiPo зарядниками)2. Тяжелее, чем Li-Po

Физики из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Принстонского университета (США) испытали перспективные графеновые электроды для литий-воздушных батарей.

Обычные батареи такого типа оснащены углеродным катодом, в порах которого запасается атмосферный кислород, играющий роль активного материала. При разряде катионы лития движутся с литиевого анода через электролит и вступают в реакцию с кислородом, образуя (в идеале) пероксид лития Li2O2, задерживающийся на катоде, а электроны идут с анода на катод через цепь нагрузки. Преимуществом литий-воздушных образцов перед традиционными литий-ионными считается бóльшая достижимая плотность энергии.

На характеристики литий-воздушных батарей влияет множество факторов: относительная влажность, парциальное давление кислорода, состав электролита, выбор катализатора и общей компоновки устройства. Необходимо также учитывать, что осаждающиеся на углеродном электроде продукты реакций (Li2O2) блокируют пути проникновения кислорода, ограничивая ёмкость. Воздушный электрод оптимальной конфигурации, таким образом, должен иметь и микроразмерные поры, которые обеспечивают свободное прохождение кислорода, и наноразмерные полости, создающие достаточную плотность участков для реакций Li—O2.

.

Схема функционализированного графенового листа с функциональными группами на обеих его сторонах и краях и дефектами решётки, которые становятся энергетически выгодными участками для захвата продуктов реакций (Li2O2). Дефекты выделены жёлтым и фиолетовым, атомы углерода — серым, кислорода — красным, водорода — белым. Справа показана идеальная пористая структура воздушного электрода. (Здесь и далее иллюстрации из журнала Nano Letters.)

Для создания новых электродов использовались функционализированные графеновые листы, полученные при термической обработке оксида графита. Начальное соотношение C/O у оксида примерно равно двум, но выдерживание при 1050 ˚C в течение всего 30 с позволяет увеличить его до ~15 за счёт выделения CO2. После ухода диоксида углерода листы приобретают дефекты решётки, которые способствуют образованию изолированных наноразмерных частиц Li2O2, не блокирующих доступ кислорода при работе батареи.

Подготовленные листы помещались в микроэмульсионный раствор, содержащий связующие вещества. После высыхания электрод приобретал необычную внутреннюю структуру, в которой выделяются неплотно упакованные яйцеобразные элементы. Между ними были проложены широкие ходы, а «скорлупа» элементов содержала многочисленные наноразмерные поры. Другими словами, конструкция электрода была приближена к оптимальной.

Графеновые электроды: сверху — только что изготовленные, снизу — после разряда. Стрелками отмечены частицы Li<sub>2</sub>O<sub>2</sub>. Размеры проставлены в микрометрах.

Графеновые электроды: сверху — только что изготовленные, снизу — после разряда. Стрелками отмечены частицы Li2O2. Размеры проставлены в микрометрах.

В экспериментах литий-воздушные батареи с графеновыми электродами (без катализатора) продемонстрировали рекордно высокую ёмкость в 15 000 мА•ч в пересчёте на грамм углерода. Такие результаты, отметим, были достигнуты в атмосфере чистого O2; на воздухе ёмкость заметно снижается, поскольку в работу устройства вмешивается вода. Авторы уже размышляют над конструкцией мембраны, которая гарантирует защиту от воды, но будет пропускать необходимый кислород.

«Мы также хотим сделать батарею полностью перезаряжаемой, — делится планами руководитель научной группы Цзи-Гуан Чжан (Ji-Guang Zhang). — Для этого понадобятся новый электролит и новый катализатор, и именно они нас сейчас и интересуют».

Разрядная кривая литий-воздушной батареи с графеновым электродом.

Разрядная кривая литий-воздушной батареи с графеновым электродом.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Nano Letters; текст статьи можно загрузить отсюда.

Подготовлено по материалам Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории.

Немцы изобрели фторид-ионную аккумуляторную батарею

В дополнение к целой армии электрохимических источников тока учёные разработали ещё один вариант. Его заявленные достоинства — меньшая пожароопасность и в десять раз большая удельная ёмкость, чем у литиево-ионных батарей.

Химики из технологического института Карлсруэ (KIT) предложили концепцию аккумуляторов на основе фторидов металлов и даже испытали несколько небольших лабораторных образцов.

В таких аккумуляторах за перенос зарядов между электродами отвечают анионы фтора. Анод и катод аккумулятора содержат металлы, которые в зависимости от направления тока (заряд или разряд) по очереди превращаются во фториды или восстанавливаются обратно до металлов.

«Поскольку один атом металла способен принять или отдать сразу несколько электронов, эта концепция позволяет достичь чрезвычайно высокой плотности энергии — до десяти раз выше, чем у обычных литиево-ионных батарей», — говорит один из авторов разработки доктор Максимилиан Фихтнер (Maximilian Fichtner).

Для проверки идеи немецкие исследователи создали несколько образцов таких батарей диаметром 7 миллиметров и толщиной 1 мм. Авторы изучили несколько материалов для электродов (медь и висмут в сочетании с углеродом, например), а электролит создали на основе лантана и бария.

Однако такой твёрдый электролит – это лишь промежуточный шаг. Данный состав, проводящий ионы фтора, хорошо работает только при высокой температуре. Потому химики ищут ему замену – жидкий электролит, который действовал бы при комнатной температуре.

(Подробности можно найти в пресс-релизе института и статье в Journal of Materials Chemistry.)

Аккумуляторы будущего

Что ждет рынок аккумуляторов в будущем, пока сложно прогнозировать. Литиевые батареи пока уверенно правят балом, и у них есть неплохой потенциал, благодаря литий-полимерным разработкам. Внедрение серебряно-цинковых элементов – весьма длительный и дорогостоящий процесс, и его целесообразность пока является дискуссионным вопросом. Технологии на основе топливных элементов и нанотрубок уже много лет восхваляются и описываются самым красивыми словами, однако когда дело доходит до практики, фактические продукты получаются либо слишком громоздкими, либо слишком дорогими, либо и то, и другое вместе взятое. Ясно лишь одно – в ближайшие годы данная отрасль будет продолжать активно развиваться, ведь популярность портативных устройств растет не по дням, а по часам.

Параллельно с ноутбуками, ориентированными на автономную работу, развивается направление настольных ноутов, в которых батарея скорее играет роль резервного ИБП. Недавно в Samsung выпустили подобный ноутбук и вовсе без батареи.

В NiCd-аккумуляторах также существует возможность электролиза. Чтобы в них не скапливался взрывоопасный водород, батареи оснащают микроскопическими клапанами.

В знаменитом институте MIT недавно была разработана уникальная технология производства литиевых аккумуляторов усилиями специально-обученных вирусов.

Несмотря на то, что топливный элемент внешне совершенно не похож на традиционную батарею, работает он по тем же принципам.

А кто еще подскажет какие нибудь перспективные направления ?

Счетчик посещений Counter.CO.KZ - бесплатный счетчик на любой вкус!

masterok.livejournal.com

Перспективные технологии для аккумуляторов будущего

Каждый год количество устройств в мире, которые работают от аккумуляторных батарей, неуклонно возрастает. Не секрет, что самым слабым звеном современных устройств являются именно аккумуляторы. Их приходиться регулярно подзаряжать, они обладают не такой большой емкостью. Существующие аккумуляторные батареи с трудом позволяют добиваться автономной работы планшета или мобильного компьютера в течение нескольких дней.

Поэтому производители электромобилей, планшетов и смартфонов сегодня заняты поиском возможностей сохранения значительных объемов энергии в более компактных объемах самого аккумулятора. Несмотря на разные требования, предъявляемые к батареям для электромобилей и мобильных устройств, между ними можно легко провести параллели. В частности, известный электрокар Tesla Roadster питается от литий-ионной батареи, разработанной специально для ноутбуков. Правда, для обеспечения электроэнергией спортивного автомобиля инженерам пришлось использовать более шести тысяч таких элементов питания одновременно.

Идет ли речь об электромобиле или мобильных устройствах, универсальные требования к аккумулятору будущего очевидны – он должен быть меньше, легче и накапливать значительно больше энергии. Какие перспективные разработки в этой области могут удовлетворить данные требования?

Литий-ионные и литиево-полимерные батареи

аккумулятор Ricoh WG-4 GPSЛитий-ионный аккумулятор фотоаппарата

На сегодняшний день в мобильных устройствах наибольшее распространение получили литий-ионные и литиево-полимерные батареи. Что касается литий-ионных аккумуляторов (Li-Ion), то они производятся еще с начала 90-х годов. Их главное преимущество – достаточно высокая энергетическая плотность, то есть способность сохранять определенный объем энергии на одну единицу массы. Кроме того, в таких батареях отсутствует пресловутый «эффект памяти» и имеется сравнительно низкий саморазряд.

Использование лития вполне обоснованно, ведь этот элемент обладает высоким электрохимическим потенциалом. Недостатком всех литиево-ионных батарей, коих на самом деле в настоящее время насчитывается большое количество видов, является достаточно быстрое старение аккумулятора, то есть резкое снижение характеристик при хранении или длительном использовании батареи. К тому же, потенциал емкости современных литий-ионных батарей, судя по всему, уже практически исчерпан.

Дальнейшим развитием литий-ионной технологии являются литиево-полимерные источники питания (Li-Pol). В них вместо жидкого электролита используется твердый материал. В сравнении со своим предшественником, литиево-полимерные батареи имеют более высокую энергетическую плотность. Вдобавок, теперь стало возможным производить батареи практически в любой форме (литий-ионная технология требовала только цилиндрической или прямоугольной формы корпуса). Такие батареи обладают небольшими габаритами, что позволяет с успехом применять их в различных мобильных устройствах.

Однако появление литиево-полимерных батарей кардинальным образом не изменило ситуацию, в частности, потому, что такие батареи не способны отдавать большие токи разряда, а их удельная емкость все же недостаточна, чтобы избавить человечество от необходимости постоянной подзарядки мобильных устройств. Плюс ко всему, литиево-полимерные аккумуляторы довольно «капризны» в эксплуатации, они имеют недостаточную прочность  и склонность к возгоранию.

Перспективные технологии

Перспективные технологии аккумуляторов

В последние годы ученые и исследователи в различных странах активно работают над созданием более совершенных технологий аккумуляторных батарей, способных уже в ближайшем будущем прийти на смену существующим. В этом плане можно выделить несколько наиболее перспективных направлений:

— Литий-серные батареи (Li-S)

Литий-серный аккумулятор – перспективная технология, энергоемкость подобной батареи в два раза выше, чем у литий-ионных. Но в теории она может быть еще выше. В таком источнике питания используется жидкий катод с содержанием серы, при этом он отделен от электролита особой мембраной. Именно за счет взаимодействия литиевого анода и серосодержащего катода была существенно увеличена удельная емкость. Первый образец подобного аккумулятора появился еще в 2004 году. С того момента был достигнут определенный прогресс, благодаря чему усовершенствованный литий-серный аккумулятор способен выдерживать полторы тысячи циклов полной зарядки-разрядки без серьезных потерь в емкости.

К преимуществам данного аккумулятора также можно отнести возможность применения в широком диапазоне температур, отсутствие необходимости в использовании усиленных компонентов защиты  и сравнительно низкую себестоимость. Интересный факт – именно благодаря применению такого аккумулятора в 2008 году был поставлен рекорд по продолжительности полета на воздушном судне на солнечных батареях. Но для массового выпуска литиево-серного аккумулятора ученым еще придется решить две основные проблемы. Требуется найти эффективный способ утилизации серы, а также обеспечить стабильную работу источника питания в условиях смены температурного или влажностного режима.

— Магниево-серные батареи (Mg/S)

Обойти традиционные литиевые батареи могут и аккумуляторы, базирующиеся на соединении магния и серы. Правда, до последнего времени никто не мог обеспечить взаимодействие этих элементов в одной ячейке. Сам магниево-серный аккумулятор выглядит очень интересным, ведь его энергетическая плотность может доходить до более чем 4000 Вт-ч/л. Не так давно благодаря американским исследователям, по всей видимости, удалось решить основную проблему, стоящую на пути разработки магниево-серных батарей. Дело в том, что для пары магний и сера не было никакого подходящего электролита, совместимого с этими химическими элементами.

Однако ученые сумели создать такой приемлемый электролит за счет образования особых кристаллических частиц, обеспечивающих стабилизацию электролита. Образец магниево-серного аккумулятора включает в себя анод из магния, сепаратор, катод из серы и новый электролит. Впрочем, это только первый шаг. Перспективный образец, к сожалению, пока не отличается долговечностью.

— Фторид-ионные батареи

Еще один интересный источник питания, появившийся в последние годы. Здесь за перенос зарядов между электродами отвечают анионы фтора. При этом анод и катод содержат металлы, преобразующиеся (в соответствии с направлением тока) во фториды, либо восстанавливающиеся обратно. Благодаря этому обеспечивается значительная емкость батареи.  Ученые заявляют, такие источники питания имеют энергетическую плотность, в десятки раз превосходящую возможности литий-ионных батареек. Помимо значительной емкости, новые аккумуляторы также могут похвастаться существенно меньшей пожароопасностью.

На роль основы твердого электролита было перепробовано множество вариантов, но выбор, в конечном счете, остановился на лантане бария. Хотя фторид-ионная технология кажется очень перспективным решением, она не лишена недостатков. Ведь твердый электролит может стабильно функционировать лишь при высоких температурах. Поэтому перед исследователями стоит задача отыскать жидкий электролит, способный успешно работать при обычной комнатной температуре.

— Литий-воздушные батареи (Li-O2)

В наши дни человечество стремится к использованию более «чистых» источников энергии, связанных с генерацией энергии солнца, ветра или воды. В этом плане очень интересными представляются литий-воздушные батареи. В первую очередь, они рассматриваются многими экспертами в качестве будущего электромобилей, но с течением времени могут найти применение и в мобильных устройствах. Такие источники питания обладают очень высокой емкостью и при этом сравнительно малыми размерами. Принцип их работы следующий: вместо оксидов металла в позитивном электроде применяется углерод, который вступает в химическую реакцию с воздухом, в результате чего создается ток. То есть для выработки энергии здесь частично используется кислород.

Использование кислорода в качестве активного материала катода имеет свои существенные преимущества, ведь он является практически неисчерпаемым элементом, а самое главное, абсолютно бесплатно берется из окружающей среды. Считается, что плотность энергии у литий-воздушных батарей сможет достигать впечатляющей отметки в 10 000 Втч/кг. Может быть, в недалеком будущем подобные батареи смогут поставить электромобили в один ряд с машинами на бензиновом двигателе. Кстати, аккумуляторы подобного типа, выпущенные для мобильных гаджетов, уже можно встретить в продаже под названием PolyPlus.

— Литий-нанофосфатные батареи

Литий-нанофосфатные источники питания – это следующее поколение литиево-ионных батареек, которые характеризуются высокой отдачей тока и сверхбыстрой зарядкой. Для полной зарядки такой батареи требуется всего пятнадцать минут. Они также допускают в десять раз больше циклов зарядки в сравнении со стандартными литий-ионными элементами. Таких характеристик удалось добиться благодаря использованию особых наночастиц, способных  обеспечить более интенсивный поток ионов.

К достоинствам литий-нанофосфатных батарей можно отнести также слабый саморазряд, отсутствие «эффекта памяти» и способность работать в условиях широкого диапазона температур. Литий-нанофосфатные батареи уже доступны в продаже и применяются для некоторых типов устройств, однако их распространению мешает необходимость в специальном зарядном устройстве и больший вес в сравнении с современными литий-ионными или литийево-полимерными аккумуляторами.

В действительности, перспективных технологий в области создания аккумуляторных батарей гораздо больше. Ученые и исследователи работают не только над созданием принципиально новых решений, но и над улучшением характеристик существующих литий-ионных батареек. Например, за счет использования кремниевых нанопроводов или разработки нового электрода, обладающего уникальной способностью к «самозаживлению». В любом случае уже не за горами тот день, когда наши телефоны и другие мобильные устройства будут жить целые недели без подзарядки.

www.fotokomok.ru

Ящик пандоры – Аккумуляторная батарея нового поколения

Графеновые аккумуляторы заряжают электромобиль за 8 минут на 1000 км

Испанские инженеры разработали аккумуляторную батарею нового поколения. Она дешевле аналогов на 77% и позволяет заряжать электромобиль всего за 8 минут и проехать до 1000 км. Графеновые батареи уже взяли на тестирование две из 4-х немецких автомобильных компаний.

ispnauka

Электромобиль, конечно, очень привлекательный вид транспорта. Транспортное средство, которое не загрязняет окружающую среду, создает меньше шума, и ездит на дешевом топливе, это, конечно, очень интересно. Хотя они и не достигают мощности и скорости транспортных средств на ископаемом топливе, но все же они удовлетворяют основные транспортные потребности большинства людей.

Тем не мене современные электромобили имеют 2 основных недостатка: очень долгое время зарядки и короткое время автономной работы. И хотя литий-ионные аккумуляторы, которыми укомплектованы текущие электромобили, постоянно улучшаются, для полной их зарядки требуется несколько часов, а автономия в перемещении едва достигает 300 километров.Эти ограничения сможет убрать новый графен-полимерный аккумулятор разработанный испанской компанией Graphenano совместно с исследователями из университета Кордовы.

ispnauka2

Компания Graphenano является ведущим в мире производителем графена в промышленных масштабах, так что они знают, что делают. И правда в том, что графеный аккумулятор может сделать очередную революцию в автомобильной промышленности и телефонии. Он весит половину литий-ионного аккумулятора, он стоит на 77% меньше, заряжается за восемь минут, и предлагает автономность езды до 1000 километров.

4 главных преимущества графена

ispnauka3

Графен — это чудо-материал, который выявили лишь в 2004 году в листе углерода толщиной в один атом. Это в миллион раз тоньше, чем лист бумаги.

Графен является  чрезвычайно легким: лист одного квадратного метра весит всего 0,77 грамма. Он прозрачный, гибкий, водонепроницаемый, не загрязняет окружающую среду, и в 200 раз прочнее стали. Кроме того, он сверхпроводимый: его проводимость в 100 раз быстрее, чем у современных кремниевых чипов.

Графен проводит тепло, вырабатывает электроэнергию и меняет свои свойства в сочетании с другими материалами. Он настолько совершенен, что даже атомы гелия, мельчайшие в мире, в нем могут пересекаться. И еще его очень легко восстановить после повреждений.

Как это не странно, графен недорогой в производстве, и очень распространен в природе. Все страны имеют его в изобилии.

О свойствах и возможностях применениях графена можно посмотреть на этом видео

Компания Graphenano начнет производство графеновых батарей для электромобилей в первой половине 2015 года для двух из четырех крупных немецких автомобильных брендов, которые будут тестировать их на своих автомобилях.

graphene

Из-за своей плотности, графеновые батареи слишком велики для использования на мобильных устройствах, но Graphenano работает над тем, чтобы уменьшить их размер. Если это им удастся, то смартфон можно будет заряжать всего за 5 секунд.

Графен, несомненно, является одним из материалов, которые перевернут технологии в ближайшие годы. Это только начало…

Источник

* Дополнительная информация:

Энергия вокруг нас [Научно-просветительский]

«Представления о природе Вселенной, если они правильные, могут стать ключом к невиданному прогрессу цивилизации, и, если они неправильные – привести к гибели и цивилизации, и жизни на Земле…» - Николай Левашов. Теория Вселенной и объективная реальность

nauka

Небольшой фильм-компиляция на тему дешевой электроэнергии. Еще в начале XX века величайшим гением Николой Теслой была доказана и экспериментально подтверждена бессмысленность топливной энергетики. Своими достижениями в области электротехники и радиотехники Тесла недвусмысленно дал понять всему мировому сообществу, что энергию можно получать из окружающего пространства за сущие копейки. Он существенно опережал научное знание своего времени, однако, власть паразитов в нашем мире не позволяет пользоваться его открытиями даже сто лет спустя… Тесла был сторонником гипотезы существования эфира, а его опыты имели цель доказать это эмпирически.

* О Сущности, Разуме и многом другом... http://www.levashov.info - официальный сайт удивительного человека, русского учёного, целителя, писателя - академика Николая Левашова

pandoraopen.ru


Смотрите также