Меню

Литий ионный аккумулятор есть ли альтернатива

Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива?

Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 0 Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 1 Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 2 Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 3 Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 4 Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 5

  • Можно ли доверять выводам ученых из MEET?
  • Достойной альтернативы литий-ионной технологии пока нет
  • Есть ли реальные аналоги литий-ионных аккумуляторов?
  • Есть ли проблемы у Li-Ion батарей

Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 0

Литий-ионные аккумуляторы, такие легкие, компактные и емкие, стали тем самым фактором, который привел к настоящему буму портативной электроники, существование которой в прошлом было просто невозможно.

Отметим только, что гаджеты за последние три десятилетия сильно рванули вперед в области технологий. Что же касается современных литий-ионных аккумуляторов, то они практически не имеют каких-либо отличий от первых серийных образцов, известных нам с начала 1990-х годов.

Проходят годы. А революции все нет. В телефонах, ноутбуках, квадрокоптерах, электромобилях и смарт-часах, как и ранее, стоят всевозможные модификации литий-ионных батарей. В таком случае, куда подевались все инновационные аккумуляторы? Интересно и то, существует ли вообще альтернатива Li-Ion?

ВАЖНО! Как заявили ученые Центра исследования аккумуляторов MEET, полноценную замену литий-ионных аккумуляторов нужно ждать не раньше, чем наступит следующее десятилетие.

Значит, перемены ждут нас не ранее, чем в 2030 году. А пока мы должны довольствоваться тем, что на рынке преобладает тридцатилетняя технология со всеми ее пороками:

— относительно небольшой срок эксплуатации,
— низкая энергоемкость,
— большие размеры,
— пожароопасные свойства, если нет защитных узлов.

Можно ли доверять выводам ученых из MEET?

Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 1

По мнению экспертов, нет никаких оснований не доверять исследованию, которое было представлено. Не менее 140 специалистов постоянно изучают материалы аккумуляторов для того, чтобы получить новые типы независимых источников, а также системы, предназначенные для того, чтобы хранить энергию.

Они занимаются исследовательской работой. Но не только. Они также ведут разработку новых материалов, стремятся добиться улучшения существующих. А еще они выпускают экспериментальные образцы. Также они в Мюнстере принимают для последующей переработки аккумуляторные устройства.

ВАЖНО! Ученые проанализировали производственные процессы, которые в 2021-м году нашли применение при производстве литий-ионных аккумуляторов на предприятиях таких стран, как США, Китай, Япония, Южная Корея. Полученные элементы используют в электромобилях и смартфонах на всей планете.

Оцениваются перспективы того, как наладить такое же массовое производство для разработок, которые являются альтернативой литий-ионной технологии.

Достойной альтернативы литий-ионной технологии пока нет

Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 2

В MEET считают, что в среднесрочной перспективе литий-ионный аккумулятор по-прежнему будет преобладать на рынке перезаряжаемых высокоэнергетических батарей.

А что с а аккумуляторными технологиями, которые считаются альтернативными? Сейчас, скажем, ведут активные исследования батарей твердотельных, а также литий-серных или литий-воздушных.

Коммерческие цели поставлены. Это предусматривает большие инвестиции. Но это сулит и большие перспективы. Однако еще ни одна из альтернатив не получила серийного производства. Промышленных масштабов нет.

ВАЖНО! Даже в том случае, когда вдруг будет изобретена дешевая и более совершенная замена литий-ионному аккумулятору, данному продукту добиться запуска в массовые поставки будет непросто.

Сейчас появляются масштабные производственные комплексы. Чтобы перестроится под постлитий-ионные батареи (PLIB), необходимы будут новые технологические процессы, производственные условия и компетенция. Иначе говоря, кто посчитает необходимым опять вложить в производство миллиарды, если и так все хорошо?

Есть ли реальные аналоги литий-ионных аккумуляторов?

Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 3

Более того, в большинстве технологических этапов создание и выпуск натрий-ионной батареи совместимы с производственными мощностями для литий-ионных аккумуляторов. Однако есть одна тонкость, мешающая реализовать такой тип элементов массово. Мы говорим про значительно меньшую плотность энергии. Вот почему есть резон дальше исследовать и совершенствовать продукт. Это лучше, чем продолжать конкуренцию, когда в рукаве козыри слабые.

Для массового рынка перспективы имеют аналоги литий-ионных аккумуляторов, которым под силу повторить или превзойти хотя бы пару достоинств от технологии ныне существующей:

— плотность энергии относительно размеров большая;
— саморазряд низкий и не нуждается в обслуживании;
— стабильность напряжения вне зависимости от нагрузки и до разрядки высокая ;
— температурная стойкость (от -20°C до +60°C);
— безопасно для применения в гаджетах и электрическом транспорте;
— срок службы составляет не менее трех лет, но при условии, что эксплуатация контролируется правильно;
— невысокая стоимость производства и использования (проектирование удобно под любые девайсы).

ВАЖНО! По словам заместителя начальника отдела материалов в MEET Ричарда Шмуха, производственные мощности под литий-ионные аккумуляторы, которые сейчас строят на всей планете, — это определяющее явление. С большой вероятностью можно сказать, что из-за него реализовать на практике даже потенциально успешные альтернативные технологи не так-то просто.

Есть ли проблемы у Li-Ion батарей

Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 4

ПОЖАРООПАСНОСТЬ. Чтобы литий-ионный аккумулятор нормально работал, ему требуется контроллер питания, который может предотвратить и перезаряд, и перегрев. Без него аккумулятор становится очень пожароопасным. Он так и норовит раздуться и взорваться на жаре. То же может случиться, если заряжаешь некачественным адаптером.

ВАЖНО! Взрывоопасность – наверное, главный недостаток литий-ионных аккумуляторов. Для того чтобы повысить емкости внутри батарей, требуется уплотненная компоновка. Из-за этого даже маленькое повреждение оболочки может вызвать пожар.

Мы еще не забыли скандальную историю с Samsung Galaxy Note 7. У них было слишком тесно внутри корпуса. В результате оболочка аккумулятор постепенно перетиралась. А после проникновения вовнутрь кислорода смартфон вдруг загорался.

С тех пор некоторые авиакомпании требуют, чтобы литий-ионные батареи перевозили лишь в ручной клади. На грузовых рейсах на упаковках с батареями прикреплена большая наклейка. Она предупреждает об опасности.

СТАРЕНИЕ. Литий-ионные батареи стареют даже в том случае, когда их не применяют. Поэтому, если вы приобрели как коллекционный нераспакованный смартфон, которому 10 лет (скажем, самый первый iPhone), то знайте, что он сможет удержать заряд намного меньше. Ведь батарея стареет.

ВАЖНО! Помните и о том, что производители рекомендуют хранить аккумуляторы заряженными до половины емкости. При полном заряде при длительном хранении батарея может намного быстрее потерять свою максимальную емкость.

Литий-ионный аккумулятор: есть ли альтернатива? Фото 5

ВАЖНО! Отметим еще, что у никель-кадмиевых батарей все еще хуже. Они теряют 10 процентов в месяц.

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ТЕМПЕРАТУРАМ. При охлаждении и при перегреве параметры такого аккумулятора изменяются: +20°C для литий-ионных батарей принято считать идеальной температурой окружающей среды. Когда она уменьшается до +5°C, то батарея способна отдать устройству энергии на 10 процентов меньше.

Читайте также:  Вздутие литий ионного аккумулятора

ВАЖНО! При охлаждении ниже нуля емкость теряет десятки процентов. Это же сказывается на здоровье аккумулятора.

При попытке зарядить его, скажем, от пауэр-банка — заявит о себе «эффект памяти». Батарея же потеряет емкость из-за того, что на аноде образуется металлический литий. При средних зимних температурах, которые бывают в России, литий-ионная ячейка не функционирует. Чтобы убедиться в этом, нужно в феврале оставить телефон на улице всего на 30 минут.

Источник

На замену литий-ионным батареям создали аккумулятор на основе натрия

ТАСС, 1 июня. Американские химики разработали новый тип натриевых аккумуляторов: у них такая же энергоемкость, как и у их литиевых аналогов, и при этом они почти не теряют емкость через тысячу циклов разрядки. Описание разработки опубликовал научный журнал ACS Energy.

«Наша работа открывает дорогу для создания практичных натриевых батарей, а данные о взаимодействиях катода и электролита помогут понять, как избавиться от кобальта в электродах аккумуляторов. Если мы найдем альтернативу и литию, и кобальту, натриевые батареи смогут реально конкурировать с их литиевыми аналогами», – рассказал один из разработчиков, химик из Университета штата Вашингтон Цзюньхуа Сун.

Сейчас литий-ионные аккумуляторы – основной источник питания для всех автономных электрических устройств, начиная с различных гаджетов и заканчивая межпланетными зондами и промышленными инструментами. Несмотря на все плюсы, у них есть ряд недостатков: эти аккумуляторы медленно заряжаются, они взрывоопасны и запасают недостаточно много энергии.

Химики и физики пытаются решить эту проблему двумя путями: совершенствуя устройство уже существующих батарей и пытаясь заменить соли лития на другие вещества. В частности, сейчас ученые пытаются создать батареи на основе чистого лития, а также различных соединений натрия, серы, калия и ряда других элементов.

Замена для лития

У подобных аккумуляторов есть множество других проблем: например, они недолговечны, а их производство сложно масштабировать. В частности, большинство литий-воздушных батарей выходят из строя через несколько десятков циклов заряда-разряда, а у натриевых батарей низкие энергоемкость и скорость повторной зарядки.

Сун и его коллеги решили эту проблему, создав новый тип катода – одного из двух электродов батареи, который играет роль ее положительного полюса и источника электрической энергии. Как правило, мощность и долговечность литий-ионных и натриевых батарей очень сильно зависит от того, из чего состоит катод и как он взаимодействует с их электролитом.

Химики объясняют, что в результате этих взаимодействий на границе между катодом и электролитом часто образуются кристаллов из соли. Это мешает ионам натрия «путешествовать» между ними, в результате чего снижается емкость батареи. Сун и его коллеги смогли подавить этот процесс, покрыв катод специальной пленкой из оксидов никеля, марганца, кобальта и натрия.

Этот состав, как показали опыты ученых, не мешает миграциям ионов, но при этом не дает кристаллам формироваться на поверхности катода. Благодаря этому ученые смогли добиться того, что энергоемкость экспериментальной натриевой батареи стала почти такой же, как у большинства литий-ионных аккумуляторов. При этом они теряли лишь 20% емкости через тысячу циклов разряда и заряда.

Дальнейшее изучение процесса формирования кристаллов соли на поверхности катода, как надеются ученые, поможет им сделать натриевые батареи еще дешевле. Благодаря этому они могут заменить не только литий-ионные аккумуляторы, но и другие типы источников питания, которые сейчас применяются в быту и промышленности, надеются авторы исследования.

Источник

Натрий-ионные аккумуляторы как альтернатива литий-ионным аккумуляторам

Натрий-ионные аккумуляторы поставили рекорд ёмкости и долговечности

Исследователи из Сеульского национального университета (Южная Корея) во главе с Йонг Юк Паком (Young-Uk Park) представили новую модификацию натрий-ионных батарей, обладающих весомыми преимуществами перед нынешними литий-ионными разработками.

Общее устройство натрий-ионного аккумулятора. (Иллюстрация EMSL.)

Несмотря на бóльшую ёмкость, натриевые аккумуляторы обычно не рассматриваются как серьёзные игроки на рынке накопителей энергии. Дело в том, что диаметр иона натрия — 1,02 Å, а иона лития — 0,59 Å. Поскольку в процессе зарядки-разрядки ионы должны входить и выходить из удерживающих их структур аккумулятора, вдвое бóльшие ионы значительно сильнее «расшатывают» такие элементы и со временем разрушают их. Поэтому в норме натриевые батареи уже через 50 циклов зарядки-разрядки теряют свыше половины своей ёмкости. Такие накопители мало кому нужны, верно?

Но у них есть и несомненный плюс: ёмкость устройств на столь крупных ионах в теории существенно выше, чем у литиевых, находящихся на конвейере сегодня. Быть может, с низкой живучестью всё же можно что-то сделать?

Группа Йонг Юк Пака создала новый катод для натрий-ионных аккумуляторов, который содержит ванадиевые окислительно-восстановительные пары, предохраняющие систему от разрушения и в то же врем позволяющие иметь более высокую, чем обычно, ёмкость. По заявлениям разработчиков, новые аккумуляторы имеют до 600 Вт·ч на килограмм веса, что в 2,5–6 раз больше, чем у серийных литиевых батарей, присутствующих на рынке сегодня. Кстати, лучший предшествующий натриевый образец располагал лишь 520 Вт·ч/кг (на 13% меньше).

Что со стабильностью? После 100 циклов зарядки-разрядки ёмкость нового накопителя падает на 5%, однако после этого процесс деградации начинает резко замедляться, и через 500 циклов ёмкость снижается лишь до 84%. Более длительные циклы испытаний ещё только ждут новинку, но уже сейчас показатель сравним с цифрами литиевых батарей предыдущего поколения, и во много раз больше, чем у натриевых предшественников. Для электромобилей, где нужно работать с частой зарядкой-разрядкой в течение, скажем, десятилетия, технология пока ещё не очень пригодна, хотя после доведения живучести до ума натрий-ионные батареи вполне способны совершить здесь настоящую революцию, наконец-то подарив нам доступные электромобили с дальностью хода во много сотен километров.

Сравнение нового катодного материала для натрий-ионных батарей с его предшественниками убедительно демонстрирует серьёзнейший прогресс, которого удалось добиться корейским материаловедам. (Иллюстрация Park, et al.)

Но ещё раньше нас с вами затронут более близкие перспективы. Натрий стоит почти в 30 раз меньше, и батареи из него будут куда дешевле литиевых. Причём ресурсы для его добычи есть везде, вспомните хотя бы обычную поваренную соль, то есть хлорид натрия. А вот литиевые соли почему-то встречаются реже, и самые концентрированные их запасы вообще находятся в Афганистане — поди добудь их…

Читайте также:  Как раскачать свинцово кислотный аккумулятор

Следовательно, аккумуляторы для лэптопов и смартфонов на этой основе имеют смысл уже сегодня: при такой ёмкости стандартный ноутбук проработает под большой нагрузкой в несколько раз дольше, а пропуск ежевечерней подзарядки «Айфона» наконец-то прекратит сниться вам в кошмарных снах.

Отчёт об исследовании опубликован в издании Journal of the American Chemical Society. Подготовлено по материалам Phys.Org. Компьюлента.

Что лучше: натрий ионные или литий ионные аккумуляторы?

Из-за своего недорогого потенциала накопления энергии и обилия нетоксичных материалов натриево-ионные аккумуляторы становятся все более конкурентоспособной альтернативой их литий-ионным братьям, что является предметом исследований среди ученых. Однако технология до сих пор не была коммерциализирована.

В ходе исследования, проведенного Институтом сверхпроводимости и электронных материалов Университета Вуллонгонга (ISEM), было введено в эксплуатацию 30 кВт-ч натриево-ионных батарей на насосной станции Sydney Bondi Service, расположенной рядом со знаменитым пляжем Бонди.

Система включает модуль возобновляемой энергии с солнечной батареей 6 кВт, систему управления энергией и временную литий-ионную батарею. Sydney Water будет использовать литий-ионные аккумуляторы в течение 12 месяцев для проверки системы управления энергопотреблением, прежде чем переходить на натриево-ионные аккумуляторы.

«Очень важно, что этот проект обеспечит готовые к выпуску на рынок и готовые к производству технологии ионно-натриевых аккумуляторов. Это позволяет более дешевым распределенным источникам возобновляемой энергии стать реальностью », – сказал директор ISEM профессор Ши Су Ду.

Насосная станция Бонди была выбрана в качестве массивного энергоемкого объекта, который ежедневно обрабатывает огромные объемы сточных вод, чтобы продемонстрировать, что технология способна «справляться» с чрезвычайно изменчивыми нагрузками.

Система будет вырабатывать около 8000 кВтч энергии в год – больше, чем необходимо на насосной станции Bondi для собственных нужд.

Этот пилот может быть масштабирован, учитывая, что Sydney Water имеет сеть из более чем 780 канализационных насосных станций.

От имени австралийского правительства ARENA ранее объявила о финансировании проекта Smart Sodium Storage на сумму 2,7 млн. Долларов США, в рамках которого будут разрабатываться и демонстрироваться натриево-ионные аккумуляторы в области возобновляемых источников энергии.

«Благодаря работе ведущих мировых исследователей в Университете Вуллонгонга эти относительно недорогие и надежные натриево-ионные аккумуляторы не слишком далеко, что может снизить нашу зависимость от лития», – сказал генеральный директор ARENA Даррен Миллер.

Источник



Японцы предложили альтернативу Li-Ion-аккумуляторам

В настоящее время самыми популярными аккумуляторами для мобильных устройств остаются литий-ионные. При всех своих преимуществах они имеют много недостатков, таких как уменьшение ёмкости со временем (старение), проявление так называемого эффекта памяти при неправильной эксплуатации, риск воспламенения при нарушении производственного процесса или условий использования. Большая цена, которая особенно чувствуется при необходимости создания ёмкой батареи для электромобиля, также относится к минусам. И хотя многие исследователи неоднократно предпринимали попытки улучшения этих аккумуляторов, всё же назрела необходимость создания принципиально новой технологии. На днях в Сети быстро распространилась информация о молодом стартапе Power Japan Plus, который занимается разработкой аккумуляторов нового типа.

Батареи, предлагаемые японскими изобретателями, будут более ёмкими, безопасными и дешевыми по сравнению с традиционными литиево-ионными аккумуляторами. Кроме того, процесс их зарядки также будет ощутимо более коротким. Компания, которой исполнился всего год, использует углеродный материал для анода и катода и надеется запустить производство новинки уже в текущем году. Издание The Atlantic утверждает, что первая партия объёмом порядка 500-5000 батарей будет выпущена на пилотной линии в Окинаве уже летом.

Традиционный литий-ионный аккумулятор наряду с карбоновым стержнем включает также окись лития. Между анодом и катодом располагается электролит. В литиево-ионной батарее во время разряда ионы лития покидают углерод, также как и электроны. При этом окись металла получает дополнительные ионы и электроны. Во время зарядки к батарее прилагается более высокое напряжение, чем производимое аккумулятором, что заставляет ионы пройти в обратном направлении. Ионы лития мигрируют от катода к аноду. По сути электроны и ионы лития постоянно отделяются от карбонового стержня и возвращаются обратно.

Использование углерода одновременно для анода и катода делает новую батарею безопасной, так как позволяет избавиться от легко воспламеняемой окиси лития. Особенно таких воспламенений боятся производители электромобилей. Полностью углеродный аккумулятор деградирует намного медленнее литий-ионного, утверждают разработчики. Если традиционный аккумулятор имеет жизненный цикл два года, на протяжении которого он выдерживает около 500 циклов зарядки/разрядки, то изобретение Power Japan Plus поддерживает до трёх тысяч таких циклов. Благодаря особенностям химических реакций в такой батарее, длительность её зарядки можно сократить в 20 раз. Отказ от окиси лития ведёт также к удешевлению батареи. С точки зрения экологии, полностью углеродный аккумулятор также предпочтительнее литий-ионного и намного легче утилизируется.

На самом деле идея полностью углеродного аккумулятора не нова и разрабатывается японцами с 70-х годов прошлого столетия. Около 6-7 лет тому назад ученые Университета Куйсю (Kyushu University) начали работу над нанотехнологией и совершенствованием углеродного материала, что позволило повысить ёмкость таких батарей. Power Japan Plus, по сути, занимается коммерциализацией достижений упомянутого выше университета, хотя и работает над дальнейшим улучшением свойств углеродного материала (свою разработку она называет Carbon Complex). Интересно, что разработку катода доверили уважаемому эксперту в этой области Канаме Такее (Kaname Takeya), который является создателем катодов для Toyota Prius и Tesla Model S.

На сегодняшний день стартап включает всего восемь человек. Одной из главных задач является поиск источников финансирования для налаживания массового производства. Многие стартапы, предлагавшие новые аккумуляторные технологии, испытывали значительные трудности в поисках инвесторов, из-за чего их деятельность затухала. Дело в том, что для масштабирования производства батарей требуется много времени и огромные вложения. Но Power Japan Plus утверждает, что её батареи могут выпускаться на уже существующем оборудовании, поэтому ей требуется меньше денежных средств для старта. Первые модели будут нацелены на медицинское оборудование и спутниковую отрасль, где ключевым требованием является безопасность. Позже Power Japan Plus планирует охватить рынок аккумуляторов для электромобилей. И только после успеха в этих отраслях мы можем надеяться на появление полностью углеродных батарей в наших любимых гаджетах. Так что ждать ещё осталось долго.

Читайте также:  Аккумуляторные батареи для ноутбуков Acer Aspire V3 571G

Источник

Российские ученые нашли дешевую и надежную замену литиевым аккумуляторам

Ученые из России разработали технологию использования натрия вместо лития в аккумуляторах. Они смогли добиться схожей емкости АКБ, что делает технологию весьма перспективной на фоне того, что натрий дешевле лития вследствие более широкого его распространения. Кроме того, батареи на его основе намного более стабильны в сравнении с литиевыми.

Достойная замена литию

Российские ученые нашли возможную альтернативу литию для использования в современных аккумуляторах. Команда отечественных специалистов из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН совместно с иностранными коллегами из Центра им. Гельмгольца в Дрезден-Россендорфе (Германия) под руководством профессора Центра Аркадия Крашенинникова нашла способ замены этого щелочного металла на другой – натрий.

Как сообщили CNews представители «МИСиС», использование натрия в элементах питания выгодно тем, что он представлен на Земле в значительно большем количестве, чем литий – к примеру, он есть даже в обычной поваренной соли. При этом его использование в АКБ не приведет к значительной потере емкости в сравнении с батареями на основе лития, который, к тому же, за счет ограниченных запасов этого металла, стоит заметно дороже натрия.

Как натрий работает в аккумуляторах

В ходе исследований российские ученые выяснили, что для достижения схожей с литиевым аккумулятором емкости при использовании натрия нужно «уложить» атомы элементов определенным, многослойным способом. Они экспериментировали с трехслойной структурой – слой атомов натрия сверху и снизу был закрыт слоями графена – перспективного материала, представляющего собой двухмерную решетку из атомов углерода.

batt601.jpg

Особенный способ укладки атомов натрия заключается в их расположении в несколько слоев, находящихся один над другим. Подобная структура достигается за счет перехода атомов из металла в пространство между двумя листами графена под высоким напряжением, что имитирует процесс заряда аккумулятора. Получается своего рода «сэндвич» из слоя углерода, двух слоев щелочного металла (натрия) и дополнительного слоя углерода.

При такой структуре емкость аккумуляторов, по словам специалистов, становится схожей с емкостью стандартных литиевых батарей – 335 мАч/гр у натриевых (мАч на один грамм вещества) против 372 мАч/гр у литиевых

Надежность натриевых АКБ

Эксперименты по использованию натрия в элементах питания показали, что увеличение количества слоев не приводит к дестабилизации всего аккумулятора. Если бы вместо натрия применялся литий, эффект был бы прямо противоположный – чем выше число слоев, тем хуже была бы стабильность.

batt602.jpg

«Долгое время считалось, что атомы лития в аккумуляторах могут располагаться только в один слой, в противном случае система будет нестабильна. Несмотря на это недавние эксперименты наших коллег из Германии показали, что при тщательном подборе методов можно создавать многослойные стабильные структуры лития между слоями графена. Это открывает широкие перспективы к увеличению емкости таких структур. Поэтому нам было интересно изучить возможность формирования многослойных структур с другими щелочными металлами, в том числе и с натрием, при помощи численного моделирования», – отметил научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Илья Чепкасов, один из авторов исследования с использованием натрия в аккумуляторах.

Слова Ильи Чепкасова подтвердил его коллега Захар Попов, старший научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» и ИБХФ РАН. Он добавил, что, несмотря на тот факт, что атомы лития гораздо сильнее связываются с графеном, увеличение числа слоев лития приводит к меньшей стабильности. В случае натрия наблюдается обратная тенденция – рост числа слоев этого металла приводит к росту стабильности таких структур.

Преимущество натрия над литием при использовании в элементах питания признал даже сам Джон Гуденаф (John Goodenough), создатель литий-ионной батареи и лауреат многих престижных премий. Весной 2017 г. совместно с группой исследователей из Техасского университета США он разработал технологию твердотельного аккумулятора с повышенной плотностью энергии. Новый тип батарей выдерживает температур до -60 градусов Цельсия, не взрывается от перегрева или повреждения оболочки, а при утилизации не вредит окружающей среде. Для накапливания энергии в такой батарее вместо лития используется натрий, который можно добывать даже из морской воды.

До отказа от лития еще далеко

На момент публикации материала разработка натриевых аккумуляторов находилась на стадии подготовки к созданию экспериментального образца, который в дальнейшем будет изучаться в лабораторных условиях. Притом выполнять эти работы будут иностранные коллеги российских ученых – из Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф.

batt600.jpg

Между тем, сроки начала распространения новых АКБ, даже примерные, специалисты не называют. Технология Джона Гуденафа, даже по прошествии более трех лет с момента анонса, тоже пока не применяется в производстве батарей.

Другая разработка «МИСиС»

В августе 2019 г. специалисты «МИСиС» разработали еще одну альтернативу литиевым элементам питания. Как сообщал CNews, они придумали принцип использования растения «борщевик» при производстве электродов для суперконденсаторов (СК). Созданная ими технология была протестирована в лабораторных условиях, и эксперимент завершился успехом.

По задумке ученых из МИСиС, в качестве сырья для производства электродов суперконденсаторов должны использоваться только стебли борщевика. Для их превращения в углеродный материал, а затем и в электроды они подвергаются обработке по особой технологии, включающей в себя ряд этапов, к примеру, обработку в соляной кислоте и насыщение углекислым газом.

Поделиться

Источник