0.6 C
Москва
Среда, 25 ноября, 2020

Наше мнение

Китай хочет завладеть украинской компанией Мотор Сич. Украинцы предлагали часть акций Польше

Воспользовавшись неразберихой вокруг смены власти в США и сосредоточением внимания Запада на борьбе с пандемией, Китай применяет другой подход к решению этой проблемы. Предыдущие...

Из-за мутации коронавируса на три штамма одной вакцины может оказаться недостаточно

Ученые опубликовали итоги данного исследования в зарубежном научном журнале «PNAS USA». В отчете упоминается тот факт, что реконструкция раннего эволюционного коронавируса, распространяющегося в начале...

Александра Трусова и Алена Косторная: 4 падения и 6 недокрутов на двоих

Александра Трусова После короткой программы ученица Евгения Плющенко Александра Трусова занимала только 3-е место, отставая от лидирующей Алены Косторной сразу на 8 баллов. Причина такого...

Мир на грани пандемии голода

Уровни крайней бедности за последние 30 лет удалось снизить на 85%, с примерно 2 миллиардов в 1990 году до примерно 700 миллионов в 2015...

Треть умерших от коронавируса – пациенты с диабетом

Профессор Гжегож Дзида из отделения и клиники внутренних болезней польского Медицинского университета Люблина подчеркивает, однако, что диабет сам по себе не увеличивает риск заражения...

Сможет ли вирус SARS-CoV-2 быстро стать устойчивым к вакцине?

Так же, как бактерии развивают устойчивость к антибиотикам, вирусы могут развить устойчивость к вакцинам, созданным против них. Тогда эффективность вакцин ставится под сомнение, о...

Беларусь: геноцид продолжается. Газ, резиновые пули, облава на людей в магазинах и массовые аресты

В минувшее воскресенье, 16 ноября, произошло одно из самых крупных столкновений между демонстрантами и силами режима. Напомним, протесты в Беларуси продолжаются с 9 августа,...

Врачи рассказали, с помощью каких продуктов можно укрепить сердце и сосуды

Последние результаты исследований ученых из Медицинской школы Пенсильванского университета были опубликованы 15 ноября 2020 года. Они касаются взаимосвязи между продуктами питания и возможного влияние...

Как пандемия COVID-19 повлияла на работу детских оздоровительных учреждений?

Этим летом, по заявлению Министерства здравоохранения, несколько миллионов детей должны были пройти оздоровление, большинство из которых относится к льготным категориям населения. Однако клиническая ситуация...

Последние громкие заявления Трампа: обвинение Байдена в фальсификации выборов и ужесточение курса в отношении Китая

Гневные посты Трампа в Twitter В своем аккаунте в Twitter Трамп обвинил СМИ в лживости и молчании. Также он добавил, что Байден набрал больше голосов...

Мусор от больных COVID-19. Что с ним делают и куда выбрасывают?

Согласно существующим эпидемиологическим нормам, отходы, образующиеся в карантинных или изоляционных учреждениях, в силу их происхождения и состава, являются бытовыми отходами. Поэтому такие отходы утилизируются...

Джо Байден не изменит политику в отношении Nord Stream 2

Это еще один признак того, что решимость остановить NS2 не поддается разделению. Согласно анализу влиятельного аналитического центра Atlantic Council, инициатива была принята не случайно....

Новый электролит повысит производительность аккумуляторов

Новый электролит на основе лития, изобретенный учеными Стэнфордского университета, может стать будущим для следующего поколения электромобилей на аккумуляторных батареях.

Исследователи из Стэнфордского университета недавно продемонстрировали новый вид электролита, используемый в литий-металлических батареях, способный повысить их производительность, что является перспективной технологией в автомобилестроении, а также в производстве ноутбуков и других устройств.

«Большинство электромобилей работают на литий-ионных батареях, которые быстро приближаются к своему теоретическому пределу плотности энергии», – рассказывает соавтор исследования Йи Цуй, профессор материаловедения и инженерии в Национальной ускорительной лаборатории SLAC. «Наше исследование было сосредоточено на литий-металлических батареях, которые легче литий-ионных батарей и потенциально могут содержать больше энергии на единицу веса и объема».

Литий-ионные аккумуляторы, используемые во всем, от смартфонов до электромобилей, имеют два электрода – положительно заряженный катод, содержащий литий, и отрицательно заряженный анод, обычно сделанный из графита. Раствор электролита позволяет ионам лития перемещаться между анодом и катодом, когда батарея используется и когда она заряжается.

Литий-металлическая батарея может содержать примерно вдвое больше электроэнергии на килограмм, чем обычная литий-ионная батарея. В них, графитовый анод заменен на металлический литий, который накапливает значительно больше энергии.

«Литий-металлические батареи очень перспективны для электромобилей, где вес и объем являются большой проблемой», – говорит соавтор исследования Чжэнан Бао. «Но во время работы анод металлического лития реагирует с жидким электролитом. Это вызывает рост микроструктур лития на поверхности анода, называемых дендритами, которые могут вызвать возгорание и выход из строя батареи».

Исследователи потратили десятилетия, пытаясь решить проблему дендритов. Электролит стал ахиллесовой пятой литий-металлических батарей и здесь ученые использовали органическую химию для создания новых стабильных электролитов.
В ходе экспериментов пытались решить проблемы стабильности с обычным коммерчески доступным жидким электролитом. В одном из исследований, ученые добавили атом фтора в молекулу электролита, что сделало жидкость более устойчивой. Фтор является широко используемым элементом в электролитах в литиевых батареях и ученые использовали его способность притягивать электроны для создания новой молекулы, которая позволяет аноду металлического лития хорошо функционировать в электролите.

В результате получилось новое синтетическое соединение, сокращенно FDMB, которое можно легко получить.

«Конструкции электролитов становятся очень экзотическими», – рассказывает один из исследователей. «Некоторые из них показали хорошие перспективы, но очень дороги в производстве. Молекула FDMB легко и дешево производится в большом количестве».

Испытания нового электролита в литий-металлической батарее дали впечатляющие результаты. Экспериментальная батарея сохранила 90 процентов своего первоначального заряда после 420 циклов зарядки и разрядки. В лабораториях типичные литий-металлические батареи перестают работать примерно через 30 циклов.

Исследователи также измерили, насколько эффективно ионы лития переносятся между анодом и катодом во время зарядки и разрядки, свойство, известное как «кулоновская эффективность».

«Если вы зарядите 1000 ионов лития, сколько вы получите после разряда?» – рассказывает профессор Цуй. «В идеале вы хотите, чтобы 1000 из 1000 имели кулоновскую эффективность, то есть 100%. Чтобы быть коммерчески жизнеспособным, элементу батареи требуется кулоновская эффективность не менее 99,9%. В нашем исследовании мы получили 99,52% в половинных элементах и 99,98% в полных, что является невероятной производительностью».

Для потенциального использования в бытовой электронике, группа ученых также проверила электролит FDMB в анодных литиевых металлических ячейках – коммерчески доступных батареях с катодами, которые подают литий к аноду.

«Идея состоит в том, чтобы использовать только литий на катодной стороне в целях снижения веса», – рассказывает соавтор Хансен Ван, аспирант в области материаловедения и инженерии. «Анодная батарея проработала 100 циклов, прежде чем ее емкость упала до 80 процентов – не так хорошо, как эквивалентная литий-ионная батарея, которая может работать от 500 до 1000 циклов, но все же является одним из самых эффективных элементов без анода».

«Эти результаты показывают перспективу для широкого спектра устройств», – добавил Бао. «Легкие, не содержащие анода батареи станут привлекательной особенностью беспилотных летательных аппаратов и многих других устройств бытовой электроники».

Министерство энергетики США (DOE) финансирует крупный исследовательский консорциум Battery500 для обеспечения вывода на массовый рынок литий-металлических батарей, что позволит производителям автомобилей создавать более легкие электромобили, способные преодолевать гораздо большие расстояния.

Усовершенствовав аноды, электролиты и другие компоненты, Battery500 стремится почти утроить количество электроэнергии, которую может доставить литий-металлическая батарея, с примерно 180 до 500 Вт/ч. Более высокое отношение энергии к весу, или «удельная энергия», является ключом к решению проблем, которые часто испытывают потенциальные покупатели электромобилей.

«Батарея без анода в нашей лаборатории достигла примерно 325 Вт на килограмм удельной энергии, что является достойным показателем», – сказал Цуй. «Нашим следующим шагом может стать совместная работа с другими исследователями из Battery500 для создания элементов, которые намерены достичь цели консорциума – 500 ватт-часов на килограмм».

В дополнение к более длительному сроку службы и лучшей стабильности, электролит FDMB также гораздо менее огнеопасен, чем обычные электролиты.

Поделиться:

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Последние новости

Певица Лолита пожаловалась на проблемы артистов из-за коронавируса

Лолита заявила, что полностью поддерживает коллег, поднимающих вопрос о колоссальных убытках в музыкально-развлекательной индустрии и пытающихся добиться материальной помощи от государства. Исполнительница отметила, что в...

Из каких банков нужно срочно забрать деньги, рассказал эксперт

Эксперт Академии управления финансами и инвестициями Алексей Кричевский поделился с россиянами информацией о том, как не лишиться собственных денег. Он отметил, что одним из...

В штабе Байдена заявили, что не считают необходимым его личные консультации с Трампом

Во время брифинга Кейт Бедингфилд, представитель избирательного штаба Джо Байдена, заявила, что они не видят никакой необходимости в прямых консультациях по передачи полномочий между...

Си Цзиньпин поздравил Байдена с избранием на пост президента США

Си Цзиньпин, председатель Китая, направил кандидату от Демократической партии США Джо Байдену телеграмму, содержащую поздравления с победой на президентских выборах, которые прошли 3 ноября...

В новых эпизодах «Мандалорца» роль Моффа Гидеона будет расширена

Зрителю раскроют информацию о мотивах персонажа. Об этом рассказал Эспозито. Зритель сможет увидеть новую серию 27 ноября. В новых сериях авторы проекта не обойдут...