🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Научно-популярное
Журнал Nature Materials сделал сенсационную для сообщества исследователей в области электрохимии публикацию: «Загадка разгадана: почему ёмкость Li-Ion аккумулятора нового типа превышает теоретические пределы его материалов».
В чём заключается сенсация, если вкратце?
Учёные 20 лет дискутировали над аномально высокими характеристиками определённой группы оксидов металлов. Они представляли собой материал, из которого готовили основу нового типа химии для литий-ионных аккумуляторов будущего:
- 18650,
- 21700,
- для смартфонов и планшетов,
- для ноутбуков,
- для электроинструмента
- для электротранспорта.
Теперь учёные смогли экспериментально обосновать весь процесс. Помог им в этом необычный подход.
Был выбран метод физиков магнитного мониторинга в реальном времени, который никогда в электрохимии не применялся. По крайней мере, в исследованиях и производстве литий-ионных аккумуляторов.
Исследователи не ожидали такой быстрой расшифровки загадки
Дополнительный заряд физически хранится внутри этих материалов с помощью механизма хранения пространственного заряда. Этот факт подтверждён экспериментально.
«В настоящее время стандартным методом аккумулирования энергии аккумулятора является перемещение ионов лития в материале или изменение кристаллической структуры материала. С помощью оксидов металлов энергия может накапливаться в оксидах переходных металлов или на поверхности наночастиц восстановленного металла, образующихся во время низкопотенциального разряда оксидов переходных металлов в литий-ионных батареях», — говорится в статье.
То есть происходит следующее:
- ионы лития перемещаются из оксидов металла;
- ионы преобразуют их кристаллические структуры;
- формируются условия для избыточного хранения энергии.
Дополнительная зарядовая ёмкость может храниться на поверхности наночастиц железа. Такие наночастицы образовываются в ходе ряда обычных электрохимических процессов.
Эта дополнительная поверхностная емкость существует в системах Fe₃O₄, NiO, FeF₂ и Fe₂N.
Что нам даёт открытие учёных?
По факту исследователи разблокировали аккумуляторы с большей энергоёмкостью для всех участников отрасли литий-ионных батарей. Как в компьютерных экономических играх вы запускаете исследование, и оно заполняется до 100%, открывая какую-нибудь «фичу».
Открытие даёт нам более компактные и более мощные элементы питания, чем есть сейчас в продаже. В ближайшие пару месяцев мы ожидаем массу стартапов в этой области с обещаниями смартфонам дать четыре-пять дней штатной автономности вместо одного-двух.
«В проекте приняли участие исследователи из Университета штата Калифорния, Массачусетского технологического института, Университета Ватерлоо в Канаде, Шаньдунского университета Китая, Университета Циндао в Китае и Китайской академии наук».
✅ Узнайте, почему так много анонсируют, но так и не выпускают литий-ионные аккумуляторы новых типов?