Водная цинк-ионная батарея с продолжительным сроком службы

23.08.2023

Исследовательская группа во главе с профессором Чжао Банчуанем из Института физических наук Хэфэя (HFIPS) Академии наук Китая (CAS) представила новое революционное достижение в области энергетики - высокоэффективную водную цинк-ионную батарею с продолжительным сроком службы, даже в условиях слабого магнитного поля.

Водные цинк-ионные аккумуляторы представляют собой обещающую и экологически безопасную альтернативу литий-ионным батареям. Однако ограниченные химические характеристики катодных материалов и рост цинковых дендритов на аноде приводят к ограничению энергетической плотности и жизненного цикла водных цинк-ионных батарей. Для преодоления этой проблемы ученые сфокусировались на создании катодов с повышенной энергетической плотностью и на подавлении роста цинковых дендритов.

Исследователи использовали новый подход, объединив одноэтапный гидротермальный метод с электрохимической инженерией дефектов, чтобы создать уникальный катодный материал - VS 2 . Этот материал обладал высокой плотностью дефектов, которые эффективно снижали электростатическое взаимодействие между ионами цинка и VS 2 , способствуя трехмерной транспортировке ионов Zn 2+ в структуре материала. Это в свою очередь обеспечило улучшенную эффективность батареи.

Несмотря на вызовы в виде роста цинковых дендритов, команда исследователей обнаружила, что воздействие слабого внешнего магнитного поля сдерживает рост дендритов и существенно увеличивает жизненный цикл батареи. Эксперименты в условиях слабого магнитного поля подтвердили, что высокоэффективная батарея Zn-VS 2 обеспечивает продолжительный срок службы, высокую энергетическую плотность и мощность.

<< Назад: Магнитный момент мюона - пятая сила природы 24.08.2023

>> Вперед: Переработка старого пластика в мыло 23.08.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Новая технология от обмерзания 01.05.2019 Группа ученых из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) и университета Цюриха нашла новый способ препятствования тому, чтобы вода начала превращаться в ледяные кристаллы даже при очень низких температурах. Во время опытов, проводимых этими ученым, структура воды продолжала соответствовать жидкой фазе даже при температуре в -263 градуса по шкале Цельсия. И, как это бывает в науке достаточно часто, открытие "незамерзающей воды" стало побочным открытием, когда ученые занимались синтезом нового класса веществ-липидов с целью создания синтетической формы биологической материи под названием липидной мезофазы (lipidic mesophase). Во время синтеза нового материала липиды, за счет процесса самосборки, формировали мембраны, которые демонстрировали свойства больших и толстых молекул. В этих мембранах формировалась целая сеть тончайших каналов, меньше нанометра в диаметре. У воды, заполнившей эти каналы, просто не было достаточно пространства для того, чтобы сформировать ледяные кристаллы при понижении температуры. Ученые использовали жидкий гелий для охлаждения липидной мезофазы до температуры в -263 градуса по шкале Цельсия, всего на десять градусов выше температуры абсолютного нуля. И даже в таких условиях вода, находившаяся внутри каналов липидной мембраны, не превратилась в лед, а оставалась в жидком состоянии. Главным интересом ученых в этих исследованиях было соотношение воды и липидов в материале липидной мезофазы, что определяет некоторые удивительные свойства такого материала. Было выяснено, что если смесь содержит 12 процентов воды, то структура мезофазы превратится из кубической формы в чешуйчатую при -15 градусах Цельсия. Липидные мембраны, которые синтезировали ученые, являются копиями клеточных мембран некоторых видов бактерий, которые, благодаря этим мембранам, способны выживать в очень холодной окружающей среде. А новый мягкий синтетический материал, который был создан учеными, может использоваться в случаях, когда надо воспрепятствовать процессу замораживания воды при любых низких температурах.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026