Литиевые батареи Исследования и разработки

Что вы знаете об истории разработки литиевых батарей?

Британский химик М. Стэнли Уиттингем впервые предложил использовать литий для изготовления батарей в 1970 году. Уиттингем использовал электроды, сделанные из сульфида титана и лития. Перезаряжаемые литиевые батареи Whittingham никогда не могли быть реализованы на практике, поскольку в 1970-е годы их производство было очень дорогим. Не только это, но и химическая реакция, которая происходит, когда электроды подвергаются воздействию воздуха, токсичного для животных и людей. По этим причинам Exxon, «организация, которая финансировала усилия Уиттингема», закрыла этот проект. В то время литиевые батареи были опасны, поскольку металлический литий реагировал с водой, выделяя при этом горючий газообразный водород. Вот почему спросили о необходимости альтернативы. Вот почему исследования в начале 1970 года были сосредоточены на поиске этой альтернативы, до 1974 года, когда Й.О. Безенхард предложил использовать литиевые соединения вместо литиевых металлов в батареях. С тех пор разработка литий-ионных аккумуляторов стремительно растет с каждым годом.

В 1991 году Sony анонсировала свой новый продукт - литий-ионный аккумулятор. С тех пор ведется промышленное производство литий-ионных аккумуляторов. Это изобретение позволило производителю производить сотовые телефоны в гораздо меньших масштабах.

Батареи будущего в ближайшее время: исследования новых технологий литиевых батарей

Исследования в области литиевых батарей никогда не были более прогрессивными, чем сейчас. В 2019 году Нобелевская премия по химии была присуждена трем ученым за их выдающуюся работу в области разработки литий-ионных аккумуляторов.

Премия была присуждена Джону Б. Гуденафу, М. Стэнли Уиттингему и Акире Йошино. Они получат равные доли приза. Их работа с литий-ионными батареями заложила основу для мира, свободного от ископаемого топлива. Это буквально огромный шаг в правильном направлении для всего человечества. Новые литий-ионные батареи теперь намного легче своих предшественников, более компактны и способны дольше сохранять заряд. Более того, их компактный гибкий размер позволяет использовать их во всем, от мобильных телефонов до ноутбуков и даже электромобилей.

Благодаря современным технологиям и исследованиям, батареи электромобилей имеют вес уже не в две тонны, а всего в 300 килограммов. Работа лауреатов Нобелевской премии позволяет нам накапливать энергию из возобновляемых источников, таких как солнце и ветер, в этих литий-ионных батареях.

Реальность батареи: нет ничего лучше литий-ионной батареи

Литий-ионные аккумуляторы заработали себе репутацию, которую не может превзойти ни один продукт, по крайней мере, на данный момент. Литий-ионные батареи оказались лучшим решением для перезаряжаемого источника энергии. Мало того, что в настоящее время энергия может храниться из возобновляемых источников (солнца и ветра) непосредственно в литий-ионных батареях.

Ученые считают, что замену литий-ионным аккумуляторам не нужно искать. Вместо этого вся текущая исследовательская работа направлена на обновление этих батарей. С момента создания первой литиевой батареи, которая была разработана в 1970 году, до этого момента все, что было сделано в этой области, - это модернизация и усовершенствование той же самой батареи «Литий-ионная батарея».

Текущие исследования сосредоточены на удалении горючей жидкости из литий-ионных батарей. Жидкость, которая может вызвать возгорание этих батарей. Назовем новый апгрейд твердотельной батареей.

Также стоит упомянуть, что литий-ионные аккумуляторы сейчас являются наиболее экономичным решением для портативных источников энергии. Их производственные цены стали очень доступными, так что они являются выбором номер один для всех производителей мобильных телефонов, ноутбуков и даже электромобилей.

Еще одна причина, по которой литий-ионные батареи незаменимы, по крайней мере, на данный момент, - это их размер. Хранение литий-ионных аккумуляторов в больших объемах - простая задача. Они компактные, маленькие, гибкие и универсальные. Их можно легко и удобно хранить. Не только это, но их срок годности феноменален. Одна батарея может храниться до десяти лет.

В настоящее время исследования также сосредоточены на том, как интегрировать литий-ионные во все аспекты хранения энергии. Однако проблема, с которой они сталкиваются, - это относительно небольшая скорость разряда. Теперь задача состоит в том, чтобы создать литий-ионный аккумулятор с очень медленной системой разряда, который может работать более одного дня. Более того, исследователи также обеспокоены размером этих батарей. Они хотят сделать небольшую батарею большой емкости. Как упоминалось ранее, батареи электромобилей раньше были около двух тонн, сейчас они всего 300 кг. Если бы они могли сделать его еще меньше, это был бы огромный шаг в правильном направлении.

Кроме того, интеграция литий-ионных батарей в большее количество приложений в конечном итоге спасет планету. Это потому, что, как упоминалось ранее, теперь вы можете хранить энергию в батарее, полученную из возобновляемых источников. Таким образом, снижается потребность в ископаемом топливе. Если нам удастся снизить потребность в ископаемом топливе хотя бы на 5% ежегодно. Тогда менее чем через столетие наша планета будет избавлена от вредных выбросов, связанных с использованием ископаемого топлива.