Специальные электроды для работы аккумуляторов при морозе

26.06.2022

Известно, что температуры ниже точки замерзания воды весьма пагубно влияют на основные параметры литий-ионных аккумуляторных батарей. В контексте электрических автомобилей и прочих транспортных средств это означает сокращение дальности поездки, увеличение времени зарядки, проблемы с регенеративными системами торможения и многое другое. Поэтому инженеры и ученые, занимающиеся разработкой новых аккумуляторных батарей, уделяют большое внимание не только вопросам увеличения их емкости, но и обеспечению бесперебойной работы в условиях экстремальных температур.

Некоторые из автопроизводителей, в частности компания Ford, оборудуют батареи своих автомобилей датчиками температуры и нагревателями, которые удерживают температуру батареи в допустимых пределах. При этом, часть энергии батарей уходит на их подогрев, что снижает дальность поездки электрического автомобиля. Другие изготовители батарей используют специальные электролиты, способные работать при температурах ниже нуля.

В этой же области работает группа, в состав которой входят ученые из нескольких китайских научных учреждений. Они провели исследования, результаты которых показали, что одним из уязвимых компонентов батареи, ответственный за потерю емкости при понижении температуры, является анод, один из двух электродов батареи. Как правило, аноды изготавливаются из графита, имеющего плоскую гладкую поверхность. Поэтому китайские ученые начали экспериментировать с различными альтернативными вариантами и, в конце концов, они наткнулись на весьма многообещающее решение.

Ученые взяли композитный материал ZIF-67 (cobalt-containing zeolite imidazolate framework) и нагрели его до высокой температуры, в результате чего образовались 12-сторонние углеродные наносферы. Эти крошечные структуры имеют очень развитую поверхность, кроме этого, они обладают превосходной электропроводностью. Спрессовав полученный материал, исследователи изготовили анод для батареи в форме монеты с литиево-металлическим катодом.

Проведенные эксперименты показали, что созданная батарея обеспечивает стабильные характеристики при заряде и разряде в диапазоне температур от 25 до -20 градусов Цельсия. При температурах ниже нуля емкость батареи все же падает, но незначительно, до 85,9 процента от первоначальной емкости, что несравнимо с аналогичным показателями традиционных литий-ионных батарей. И даже при температуре в -35 градусов Цельсия батарея с новым анодом оказалась способной принять заряд и практически полностью отдать его в процессе разрядки.

Ученые считают, что внедрение результатов их работы способно значительно расширить функциональность работы литий-ионных аккумуляторов в условиях экстремальной окружающей среды. А выгоду с этого могут поиметь не только электрические автомобили, но и беспилотники различного назначения, космические аппараты и многое другое.

<< Назад: После трудного рабочего дня люди говорят быстрее и громче 27.06.2022

>> Вперед: Антимикробная пищевая пленка на растительной основе 26.06.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Двойная система антител летучих мышей против опасных вирусов 17.09.2026

Летучие мыши давно занимают особое место в исследованиях инфекционных заболеваний. Эти животные способны быть естественными носителями вирусов, представляющих серьезную опасность для человека, однако сами зачастую избегают тяжелых последствий заражения. Такая необычная способность особенно интересна ученым, поскольку позволяет изучать механизмы, с помощью которых организм может одновременно сосуществовать с потенциально опасными патогенами и контролировать их воздействие. Исследователи из Тюлейнского университета, Стэнфорда и Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) приблизились к объяснению этого феномена. По их данным, важную роль может играть необычная организация иммунной системы рукокрылых. У представителей семейства лиликовых (Vespertilionidae), насчитывающего более 500 видов и распространенного на всех континентах, кроме Антарктиды, специалисты обнаружили сразу две независимые генетические системы, участвующие в создании тяжелых цепей антител. Антитела пред ...>>

Экологичный ноутбук Acer Vero 16 с модульным корпусом 17.09.2026

Современный ноутбук постепенно перестает быть устройством, которое после нескольких лет эксплуатации проще заменить новым. Производители все чаще пытаются увеличить срок службы техники за счет переработанных материалов, ремонтопригодной конструкции и возможности модернизации отдельных компонентов. Новый Acer Vero 16 (V16-I71 / V16-I71T) стал одним из примеров такого подхода: при высокой производительности модель ориентирована не только на современные вычислительные задачи, но и на снижение экологической нагрузки на протяжении всего жизненного цикла устройства. В основе концепции Acer лежит расширенный принцип 4R, включающий Reduce - уменьшение использования ресурсов, Reuse - повторное применение, Recycle - переработку и Repairability - ремонтопригодность. Разработчики постарались реализовать эти четыре направления непосредственно в конструкции ноутбука. В частности, верхняя крышка и рабочая панель изготовлены из сплава, в котором сочетаются 50% переработанного и 50% низкоуглеродисто ...>>

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Кирпичные стены поглощают углекислый газ и становятся прочнее 13.08.2025 Стартап из Великобритании по названием earth4Earth (e4E) представил инновационные кирпичи, которые эффективно захватывают CO2 из атмосферы и при этом становятся прочнее. Компания e4E использует уникальный метод непосредственного улавливания воздуха, благодаря которому их кирпичи не просто нейтральны по отношению к углероду, а превращают сами здания в настоящие поглотители парникового газа. Первая партия таких материалов уже прошла тестирование и используется в нескольких пилотных проектах на территории Великобритании, демонстрируя хорошие эксплуатационные характеристики. Особенность технологии заключается в использовании сырья, которое в обычных условиях оказалось бы выброшенным - изъятого грунта. При этом в процессе производства традиционных вяжущих веществ, таких как известь, выделяется большое количество CO2. В earth4Earth удалось разработать инновационный процесс, позволяющий производить известь при комнатной температуре, что существенно снижает выбросы. Более того, весь углерод, который образуется в ходе производства связующего, не попадает в атмосферу, а стабилизируется в твердом состоянии. Профессор Теодор Ханейн, один из основателей компании, поясняет, что традиционное получение извести требует нагревания известняка до примерно 1000 градусов Цельсия, что неизбежно сопровождается выбросами CO2 как из-за разложения сырья, так и сжигания топлива. В их новой технологии эти проблемы удалось минимизировать, сохранив экологичность при производстве. Связующее вещество, разработанное в e4E, работает по принципу реакции карбонизации, при которой атмосферный углекислый газ активно поглощается и прочно удерживается внутри материала. Это не только способствует экологической функции, но и улучшает механические свойства кирпича, делая его более крепким и долговечным. В настоящий момент компания предлагает линейку продуктов, различающихся содержанием связующего вещества E4E - модели N10, N20 и N30 содержат 10%, 20% и 30% связующего соответственно. Соответственно, чем выше процент вяжущего, тем больше углекислого газа может поглощать кирпич, что делает этот параметр ключевым для адаптации материала под разные задачи. Лей Чжан, директор и соучредитель earth4Earth, отмечает, что в дальнейшем планируется расширять ассортимент продукции, создавая не только кирпичи, но и другие строительные материалы с применением своего уникального связующего. Они видят в этом практическое решение для декарбонизации строительной отрасли и уверены, что сочетание высоких технических характеристик и экологической безопасности позволит реализовать эти амбиции.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026