Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Хранение энергии

Литий-ионные аккумуляторы иногда воспламеняются, а стоимость сырья для них растет, что заставляет ученых и инженеров искать альтернативы. Исследователи из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (Empa) и Швейцарской высшей технологической школы Цюриха (ETH Zurich) заявляют, что их разработки позволят производить батареи из отработанного графита и металлолома, пишет Science Daily.

Исследовательская группа Максима Коваленко базируется в ETH Zurich и в Лаборатории тонких пленок и фотоэлектрических систем Empa. Амбициозная цель команды — создать батарею из наиболее распространенных элементов земной коры, таких как магний или алюминий, что позволило бы быстро увеличить производство аккумуляторов простым и недорогим способом. К тому же эти материалы безопасны в использовании, даже если анод изготовлен из чистого металла.

В традиционных батареях электрический ток возникает за счет катионов металлов, перемещающихся между анодом и катодом и обратно. В качестве альтернативы можно использовать большие, но легкие органические анионы. Однако это порождает ряд вопросов: в какой среде должны перемещаться эти легкие анионы и какой материал подойдет для изготовления катода? В литий-ионных батареях катод изготовлен из оксида металла, который может легко поглощать небольшие катионы лития во время зарядки. Однако большие органические ионы слишком велики и имеют заряд, противоположный заряду катионов лития.

Чтобы решить эту проблему, команда Коваленко поставила принцип литий-ионной батареи с ног на голову. В обычных литий-ионных батареях анод выполнен из графита, слои которого в заряженном состоянии содержат ионы лития. Напротив, в батарее Коваленко графит используется как катод, а крупные анионы осаждаются между слоями графена. Анод, в свою очередь, сделан из металла.

Empa / ETH Zürich

Сотрудник лаборатории Константин Кравчик обнаружил, что в качестве доступного материала для катодов может использоваться отработанный в ходе производства стали графит, так называемая графитовая спель. Так же хорошо подходит естественный графит, поставляемый в виде хлопьев и имеющий открытую молекулярную структуру, куда могут легче проникать крупные анионы. В то же время мелкозернистый графит, обычно используемый в литий-ионных батареях, не подходит для батареи Коваленко: в таком графите слои смяты, и внутрь способны проникать лишь небольшие литиевые катионы.

Батарея с катодом, изготовленным из графитовой спели или необработанных графитовых хлопьев, может стать очень рентабельной. И, как показали первые эксперименты, долговечной: лабораторный прототип в течение нескольких месяцев пережил тысячи циклов зарядки и разрядки. По словам членов команды, аккумулятор на основе хлорида алюминия и графита может эксплуатироваться в течение десятилетий в повседневном бытовом использовании. В настоящее время исследовательская группа работает над увеличением напряжения батареи и плотности энергии.

Специалисты из МТИ создали проточную батарею, которая способна хранить энергию в течение долгого времени и стоит в пять раз дешевле аналогов. Батарея состоит из жидкого полисульфидного анода, содержащего ионы лития или натрия, и жидкого катода, состоящего из насыщенного кислородом раствора соли, разделенных мембраной.

Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

«Настроить системы умного дома уже не сложнее, чем установить Windows»
Умный дом
«WorldSkills — отличный пункт в резюме»
Иннополис
Китайцы с высоким рейтингом смогут арендовать электрокар у Alibaba
Тренды
ИИ-рынок вакансий обещает каждому найти работу
Идеи
Крупнейшие компании помогут IBM коммерциализировать квантовый компьютер
Тренды
Чистый транспорт
В Австралии запустят первый поезд на солнечной энергии
Робот-морская звезда мгновенно адаптируется к неожиданным повреждениям
Робототехника
BAIC прекратит производство автомобилей с ДВС к 2025 году
Тренды
Криптовалюты
«Биткойн провалился как валюта»
Илон Маск: «Общественный транспорт — это полный отстой»
Мнения
ИИ-версия поттерианы: «Гарри отвел глаза от головы и бросил их в лес»
Искусственный интеллект
Во Франции запретят Facebook детям до 16 лет
Социальные сети
В США отменили сетевой нейтралитет
Кейсы
Новая технология Alphabet X подключит к интернету миллионы индийцев
Интернет для всех
Разработан устойчивый электровелосипед для пожилых
Транспорт будущего
Биотех-стартап Ginkgo Bioworks стал «единорогом»
Биотехнологии
В Китае с поддельной едой будут бороться с помощью блокчейна
Блокчейн
Daimler начал поставки городских электрогрузовиков в Европе
Тренды
Дания использует криптовалюту для помощи развивающимся странам
Блокчейн
Эндрю Ын займется внедрением ИИ на фабриках
Искусственный интеллект
Распознавание лиц
Китайские камеры слежения засекли журналиста ВВС за 7 мин
Thor Trucks — новый конкурент электрогрузовика Tesla Semi
Электротранспорт
К 2021 году самолеты на 75% будут состоять из напечатанных деталей
Кейсы
«Биологические часы» помогут подобрать персональное лечение
Медицина будущего
Создан микрочип, который почти невозможно взломать или разрушить
Кибербезопасность
Кейсы
Российские инженеры напечатали компактный двигатель для дронов
В Нью-Йорке создадут первую в мире цифровую систему энергоснабжения
Идеи
«Батареи для электрокаров перестанут дешеветь после 2020 года»
Электромобили
Сотрудники Tesla: «90% автомобилей Model S и Model X выходят с дефектами»
Мнения
В России учет алкоголя переводят на блокчейн
Тренды
Термоядерный синтез
«Реактор на основе водорода и бора будет готов в течение 10 лет»
Китай собирает ДНК граждан под видом бесплатной меддиагностики
Тренды
Стартап ObEN создает реалистичных 3D-аватаров
Кейсы
Робототехника вызвала бум электродвигателей
Робототехника
«До Скайнета еще далеко, но все же лучше к нему подготовиться»
Мнения
Идеи
Светящиеся растения заменят фонари и светильники
Вертикальные фермы Local Roots обещают прокормить космонавтов
Еда будущего
Ученые из МГУ разработали и протестировали квантовый телефон
Квантовые технологии
Солнечная энергетика в США заменит 10 ГВт газовых электростанций
Тренды
Toyota и Panasonic объединились для разработки батарей для EV
Аккумуляторы
Создан новый тип вентиля для квантового компьютера
Квантовые технологии
Технологию автономных имплантов подсмотрели у электрических угрей
Импланты
Aurora передала военным систему автопилота для вертолетов
Беспилотная авиация
Блокчейн
Криптокотята на блокчейне выгоднее, чем пенсионные накопления
«ИИ разрушает нашу свободу воли»
Искусственный интеллект
Южная Корея запретит банкам проводить операции с криптовалютами
Блокчейн
Китай собирается создать в стране 290 «умных городов»
Умные города
Криптомания привела к рекордному росту эфира и лайткойна
Криптовалюты
ЗОЖ предотвращает смертность раковых больных на 40%
Борьба с раком