Знаете ли вы, кто изобрел литий-ионную батарею?

Новое важное исследование в области энергетики было проведено американским физиком Джоном Гуденафом, известным тем, что изобрел литий-ионные батареи, которые теперь используются в устройствах всех типов. Ученый в почтенном возрасте 94 лет вместе с группой исследователей из Техасского университета в Остине разработал новый тип «полностью твердотельной» батареи с более быстрой подзарядкой и способностью накапливать энергию в три раза выше. .

Исследование, опубликованное в Королевском химическом обществе и проведенное Джоном Гуденафом в сотрудничестве со старшим исследователем Марией Хеленой Брага из школы Кокрелла, состоит из разработки нового недорогого, негорючего, долговечного энергетического решения с высокая плотность объемной энергии. В современных литиевых батареях используются жидкие электролиты для переноса ионов через анод (отрицательная часть заряда) и катод (положительная часть).

Этот процесс не позволяет быстро перезарядить аккумуляторы, которые в случае принудительного включения могут вызвать образование дендритов или «металлических усов», что приведет к короткому замыканию к взрывам и пожарам. Поэтому исследователи, чтобы преодолеть это ограничение, полагаются на стеклянные электролиты, которые позволяют использовать анод из щелочного металла без образования дендритов и гарантируют работу батареи в условиях до -20 ° C.

История изобретателя литий-ионной батареи:

В 94 года вы все еще можете мечтать о многом, и американский физик Джон Гуденаф является примером: известный тем, что изобрел литий-ионные батареи, которые теперь используются во всех типах устройств, в своем почтенном возрасте он пришел к идее, которая могла быть революционной. . Ученый, глава группы исследователей Техасского университета в Остине, изобрел новый тип аккумулятора, способный накапливать в три раза больше энергии и с быстрой зарядкой. Благодаря его открытию, возможно, однажды мы сможем найти на рынке аккумуляторные батареи, способные работать дольше и заряжаться быстрее (за минуты, а не часы), чем те, которые продаются сегодня.

Исследование о новой «твердотельной» батарее было опубликовано в научном журнале Energy & Environmental Science Journal. Исследователи использовали стеклянный электролит вместо жидкости: это позволило обойти некоторые типичные проблемы с литиевыми батареями. У последнего есть несколько ограничений: жидкие электролиты не позволяют аккумуляторам быстро перезаряжаться.

Они также подвержены короткому замыканию и взрыву аккумуляторов из-за быстрой перезарядки. Стеклянный электролит, с другой стороны, предотвращает образование обстоятельств, ведущих к неисправности, и позволяет батареям работать даже при низких температурах (до -20 ° C).

Гуденаф и его команда все больше и больше работают над совершенствованием аккумуляторов, которые в один прекрасный день могут легко поддерживать быструю подзарядку и частые циклы перезарядки, а также быть полностью безопасными и избегать риска возгорания. Благодаря энергии, которую они могут хранить, их также можно использовать для электромобилей. «Стоимость, безопасность, энергия, циклы перезарядки являются критическими проблемами для экологичных автомобильных аккумуляторов и для того, чтобы их больше покупали, - сказал ученый.

Исторический эффект изобретателя литий-ионной батареи:

Таким образом, основная цель исследователей, а также транснациональных корпораций, работающих в области электромобилей и электронных устройств любого типа, заключается в разработке аккумулятора, который, наконец, не требует перезарядки через несколько часов использования, но который может иметь автономный режим. четных дней.

Кто бы ни сумел создать этот тип аккумулятора, будет ключом к успеху. Все сразу бросились бы покупать новый смартфон, который может проработать даже целую неделю без подзарядки. Но возможна ли эта цель? Безусловно, да, хотя по времени, наверное, не так близко.

Чтобы понять, как медленно прогрессирует технология, лежащая в основе аккумуляторных батарей, было бы хорошо нарисовать краткую историю. Перезаряжаемые батареи появляются примерно в середине девятнадцатого века; это означает, что сегодня за их плечами 165 лет истории, и период, в течение которого их эволюция на самом деле не была головокружительной, как это произошло с большинством других устройств, которые мы имеем сегодня.

Первые аккумуляторные батареи были свинцово-кислотными; просто подумайте, что, очевидно, в исправленной и исправленной версии они все еще используются сегодня. Свинцово-кислотные батареи очень устойчивы по сравнению с современными литий-ионными батареями; они производят высокую энергию, даже если имеют низкую плотность энергии. Большие свинцовые батареи сегодня используются для запуска автомобилей и мотоциклов.

Считаете ли вы, что литий-ионные батареи решают новые задачи в настоящее время?

Другой аспект, по которому эти батареи были бы предпочтительнее литий-ионных батарей, также касается их устойчивости к холоду и теплу. Все вы знаете, что использование смартфонов зимой, когда особенно холодно (например, когда температура опускается ниже 10 градусов), сильно снижает их производительность. Когда жарко, то перегреваются, а иногда и отключаются. В крайнем случае могут взорваться и батареи.

Однако свинцовые батареи неэффективны, и со временем они попытались найти материалы для замены: во-первых, это был кадмий, который был принят в начале 1900-х годов, но который в начале 21 века был запрещен в Европейском сообществе, так как это был тяжелый металл.

Наконец, начали использоваться ионы лития, которые, что касается свинца, гарантируют значительно более высокую энергоемкость: свинцовые батареи обеспечивают плотность энергии примерно 30 Втч / кг, в то время как литиевые батареи имеют плотность 150 Втч / кг.

Но даже эти батареи могут быть усовершенствованы, и ионы лития, вполне вероятно, можно было бы заменить графитом или алюминием. В этом смысле уже проведены эксперименты, которые предвещают хорошее; Однако вам нужно найти способы сделать эти батареи достаточно маленькими, чтобы питать даже умные часы.

Также кажется, что разрабатываются системы, позволяющие заряжать мобильный телефон даже на расстоянии, с системой, основанной на электромагнитных полях, даже если всего этого не произойдет в ближайшее время.