22 лет персонализации аккумуляторов
Nov 09, 2021 Вид страницы：349
Миру нужно больше энергии, и эта энергия должна быть возобновляемой и чистой. Именно литий-ионные батареи в настоящее время формируют наши стратегии хранения энергии, особенно на наиболее продвинутой стадии таких технологий. Но вопрос в том, чего нам ждать, особенно в ближайшие годы?
Основы работы с батареями - лучшее, что нужно для начала. Во-первых, батарея - это просто пакет из элемента или нескольких элементов, каждый из которых имеет анод (отрицательный электрод), катод (положительный электрод), электролит и разделитель. Свойства батареи, включая количество раз, в течение которого батарея может быть заряжена и разряжена, количество энергии, которое она может обеспечить, и количество энергии, которое она может выдавать или хранить, зависят от того, какие химические вещества и материалы используются для них.
Компании-производители аккумуляторов, учреждения и эксперты в этой области постоянно экспериментируют с целью поиска более мощных, плотных, легких и дешевых химикатов. В настоящее время существует несколько аккумуляторных технологий с невообразимым преобразующим потенциалом. Именно за этими технологиями будущее аккумуляторов. Все дело в общем ингредиенте, и никто не думал, что его добавление может принести существенную пользу.
Батареи будущего станут дешевле и лучше только за счет добавления сахара
Исследователи показали, что уверены в том, что нашли отличный путь к новому поколению аккумуляторов. Эти батареи могут приводить в действие электромобиль, чтобы он мог доехать до Сиднея из Мельбурна всего на одной зарядке. И что удивительно, решающим ингредиентом была ложка сахара.
Просто добавив сахар, исследователи смогли создать более экологичного, легкого и долговечного конкурента литий-ионным батареям, которые жизненно важны для подводных лодок, электромобилей и авиации.
Исследователи сообщили, что с помощью добавки на основе глюкозы, особенно на положительном электроде, технология литий-сера была стабилизирована. Как вы знаете, именно технология литий-серных аккумуляторов долгое время хвасталась как основа будущего поколения аккумуляторов. Теперь даже лучше.
Через несколько лет эта технология может фактически привести к появлению транспортных средств, в том числе электрических грузовиков и автобусов, которые смогут путешествовать из Мельбурна до Сиднея без подзарядки. Эта технология также может способствовать инновациям в сельскохозяйственных и транспортных беспилотных летательных аппаратах, где легкий вес имеет первостепенное значение.
Теоретически литий-серные батареи могут хранить в 2-5 раз больше энергии, чем литий-ионные батареи той же категории и веса. Основная проблема заключалась в том, что это было только теоретически. Однако при использовании электроды в литий-серных батареях изнашиваются быстрее, и батареи просто выходят из строя.
Эксперты дали этому два возможных объяснения. Во-первых, положительные серные электроды сильно пострадали от значительного сжатия и расширения, в результате чего они ослабли, что сделало их недоступными для лития. Вторая причина заключается в загрязнении отрицательного литиевого электрода соединениями серы.
Было продемонстрировано, что структура серного электрода может быть открыта, чтобы приспособиться к расширению, а также сделать ее более доступной для лития.
Теперь сахар может быть включен в сетчатую архитектуру электрода. Это стабилизирует серу, предотвращая ее перемещение, покрывая литиевый электрод.
Эксперты сконструировали прототипы испытательных элементов, которые имеют срок службы заряда-разряда 1000 циклов и выше, при этом сохраняя при этом гораздо большую емкость по сравнению с эквивалентными литий-ионными батареями.
Таким образом, каждая зарядка длится дольше, и это продлевает срок службы батареи. Для производства батарей также не требуются экспансивные, токсичные и экзотические материалы.
Сторонники этой технологии были вдохновлены отчетом по геохимии, опубликованным в 1988 году, и описали, как вещества на основе сахара образуют прочные связи с сульфидами, чтобы противостоять дегенерации геологических отложений.
Конечно, большая часть проблем со стороны катода батареи теперь решена с помощью новой технологии. Тем не менее, по-прежнему необходимы дальнейшие инновации в том, как защитить анод из металлического лития, чтобы можно было широкомасштабное внедрение этой великой и многообещающей технологии. Скорее всего, эти инновации не за горами.
Супер батареи будущего
Миру нужны батареи, которые безопаснее использовать, служат дольше и хранят больше энергии. К счастью, скоро появятся новые батареи, которые, как ожидается, станут источником энергии в будущем. Они включают:
Литий-вольфрамовые батареи NanoBolt
В этой батарее добавлены вольфрамовые и углеродные слоистые нанотрубки, которые прочно связываются с медной анодной подложкой перед созданием сетчатой наноструктуры. Это образует огромную поверхность, на которой может присоединиться больше ионов во время циклов разряда и перезарядки. Благодаря этому литий-вольфрамовая батарея NanoBolt заряжается быстрее и сохраняет больше энергии.
Кремнийорганические электролитные батареи
Опасность взрыва или возгорания электролита - основная проблема литиевых батарей. Профессора химии Роберт Уэст и Роберт Хамерс из Университета Висконсона в Мадисо, в своем стремлении к чему-то более безопасному, чтобы заменить систему растворителей на основе карбоната, используемую в литий-ионных батареях, разработали ОС (жидкие растворители на основе кремния и кремния. Это во многом способствовало улучшениям). Полученные электролиты можно легко разработать, особенно на молекулярном уровне, для рынков потребительских, военных и промышленных литий-ионных аккумуляторов.
Батареи на основе оксида цинка и марганца
Команда, работающая из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США, исследовала традиционные предположения о том, как работает аккумулятор. Они были удивлены, обнаружив неожиданную реакцию химического превращения в батарее из оксида цинка и марганца. В том случае, если процесс можно контролировать, это может привести к увеличению плотности энергии в обычных батареях без каких-либо затрат. Эта новая разработка ставит цинк-марганцево-оксидные батареи в положение альтернативы свинцово-кислотным и литий-ионным батареям, особенно для крупномасштабных аккумуляторов энергии, добавляемых в электрическую сеть страны.
Аккумуляторы для электромобилей будущего
Переход на электромобили будет во многом зависеть от развития и технологий аккумуляторных батарей для электромобилей.
Исследователи уже спешат со временем, чтобы найти способ уменьшить количество металлов, необходимых для производства аккумуляторов электромобилей. Сумма обычно зависит от типа аккумулятора и модели автомобиля.
По мнению различных аналитиков, литий-ионные батареи по-прежнему будут популярными в течение многих лет. Фактически, существует вероятность того, что литий-ионные батареи останутся доминирующей технологией в будущем. Стоимость резко упала. Фактически они стали дешевле в 30 раз. Предполагается, что к 2023 году литий-ионный аккумулятор для электромобилей будет стоить менее 100 долларов США за киловатт-час. Это сделает электрическую карту намного дешевле, чем обычные автомобили.
Оставить сообщение
Мы скоро свяжемся с вами
