Ученым из США удалось создать высоко эффективные и долговечные аккумуляторные батареи, на порядок превосходящие обычные аккумуляторы.
Перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы являются основой большинства портативных электронных устройств, без них уже невозможно представить современные смартфоны, планшеты, умные часы, ноутбуки, фитнес-трекеры, даже электромобили используют этот тип аккумуляторов.
До сегодняшнего дня не было известно более эффективных и компактных источников энергии. Тем не менее возможности литий-ионных аккумуляторов исчерпаны. Научная группа кафедры машиностроения в университете штата Делавэр в процессе изучения свойств этих аккумуляторов пришла к очень интересному открытию.
До появления литий-ионных аккумуляторов велись активные разработки литий-серных аккумуляторов, у которых плотность энергии или емкость аккумулятора в 5 раз выше плотности энергии литий-ионных аккумуляторов при тех же размерах и массе, но к сожалению ничего не получилось, применение Li-s аккумуляторов ограничено очень быстрым затуханием потенциала энергии, а значит, что эти батареи могут давать очень не большое количество заряда во время использования, что перечеркивает все положительные качества этих аккумуляторов. Основная причина в том, что внутри аккумулятора, в процессе химической реакции, на катоде образуются полисульфиды, которые подавляют производительность.
Первые образцы подобных аккумуляторов были разработаны еще в 2004 году компанией Sion Power из США. В 2006 эта компания представила опытный образец аккумулятора размером 11×35×55 мм и ёмкостью 2,2 А⋅ч при напряжении 2,1 В.
Последующие иссдедования позволили стабилизировать время жизни аккумуляторов на уровне 100 циклов заряд-разряда, при падении ёмкости на 10-20% от изначальной. Однако примененный учеными способ производства аккумуляторов приводит к очень высокому разбросу показателей катодов - лучшие из них теряют 10% ёмкости, худшие — 25%.
До недавнего времени эту проблему решить не удавалось, но нанесение на катод сегнетоэлектрических наночастиц на основе графена, скрепляющих полисульфиды, позволяет предотвращать их растворение в аккумуляторе и блокирует потерю производительности элемента питания.
Учёными из Делавэра (США) достигнута энергоёмкость 500 Вт·ч/кг и около 250 Вт·ч/кг при заряде/разряде токами 0,05 и 1 C соответственно, а долговечность при этом составила не менее 1500 циклов заряда-разряда без потери ёмкости.
Это очень важное открытие, которое, после начала коммерческий эксплуатации, позволит существенным образом уменьшить размеры многих устройств или продлить их работоспособность с применением литий-серных аккумуляторов. Сроки окончания лабораторных тестов и начало использования в промышленности не сообщаются.
Пожалуйста подпишитесь на мой канал и поставьте 👍 📢
Я буду знать, что вам интересны новости науки и техники со всего света!
