Изобретена несокрушимая литий-серная батарея

19.09.2024

Ученые из Университета электронных наук и технологий Китая разработали революционную литий-серную (Li-S) батарею, способную работать даже в поврежденном состоянии - сложенной или разрезанной. Это значительное достижение может решить множество проблем, связанных с безопасностью и долговечностью аккумуляторов, что открывает новые перспективы для их применения в различных сферах.

Традиционные литий-серные батареи обладают высокой энергетической плотностью, что делает их привлекательными для использования в устройствах, требующих большого запаса энергии. Однако у них есть серьезные недостатки: катод из сульфида железа подвержен разрушению, так как сера растворяется в электролите, вызывая потерю емкости и образование осадка, от которого невозможно избавиться. Это ограничивает срок службы таких аккумуляторов, особенно при высоких температурах.

Китайские исследователи предложили оригинальное решение этой проблемы. Они добавили дополнительный слой между катодом и электролитом, что позволило минимизировать растворение серы без ухудшения возможности батареи к многократной перезарядке. После ряда экспериментов с различными материалами было установлено, что полиакриловая кислота (PAA) является наиболее эффективным вариантом. Этот материал не только замедляет разрушение катода, но и сохраняет разрядную емкость батареи на высоком уровне даже после сотен циклов зарядки и разрядки.

Прототипы батарей были созданы в двух формах: в виде "пакета" и "таблетки". В "пакетных" батареях катод из сульфида железа был покрыт слоем PAA и использовался карбонатный электролит, а анод был изготовлен на основе графита. Эти элементы демонстрировали исключительную устойчивость: после более чем 100 циклов зарядки-разрядки не было обнаружено следов распада, даже когда батарея была сложена пополам или разрезана. "Таблетка" показала также хорошие результаты, сохранив 72% своей начальной емкости после 300 циклов зарядки.

Разработчики пояснили, что разница в показателях между батареями разных типов может быть связана с их конструктивными особенностями и тем, как они справляются с электрохимическими процессами. "Пакетные" батареи обладают лучшей механической целостностью и меньшим сопротивлением, что может объяснять их более высокую эффективность по сравнению с "таблетками".

Вдохновленные этими успехами, ученые начали тестировать покрытие на катодах других типов аккумуляторов, таких как литий-молибденовые и литий-ванадиевые. Если эта технология будет успешно внедрена в производство, подобные аккумуляторы могут найти широкое применение в устройствах, где критически важны высокая плотность энергии и долговечность. Это может быть полезно в таких областях, как электротранспорт, возобновляемые источники энергии и различные мобильные устройства.

Создание несокрушимой литий-серной батареи может стать ключевым шагом в создании более безопасных и долговечных аккумуляторов. Это открытие обещает не только продлить срок службы устройств, но и улучшить их эксплуатационные характеристики, что в конечном итоге повлияет на развитие технологий хранения энергии в самых различных областях.

<< Назад: Смех помогает от сухости глаз 19.09.2024

>> Вперед: Влияние шума и загрязнения воздуха на фертильность человека 18.09.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Электрический мотоцикл для спецназа 25.06.2013 Компания Zero Motorcycles представила особо прочный и надежный электромотоцикл предназначенный для спецназа. Новый электрический транспорт, мотоцикл Zero MMX, разработан по заказу американских сил специальных операций и отличается от аналогов способностью работать в самых суровых условиях. Мотоциклы использовались в армии США и ранее, например это штатная единица разведывательного варианта боевой машины пехоты Брэдли M3. С помощью мотоцикла разведчик может быстро передвигаться по пересеченной местности, мотоцикл легко транспортировать на вертолете, легко прятать и т.д. Однако мотоциклы имеют и недостатки, которые на поле боя чреваты крупными неприятностями для ездока: сильный шум и недостаточная надежность, особенно в сложных погодных условиях. Полностью электрический мотоцикл Zero MMX лишен этих недостатков: он может передвигаться практически бесшумно, выделяет очень мало тепла, а силовая установка работает, даже если мотоцикл полностью погружен под воду. Литий-ионные аккумуляторные батареи Zero MMX являются модульными, то есть в зависимости от требований можно использовать одну ячейку емкостью около 2,8 кВт*ч или две общей емкостью более 5,6 кВт*ч. В последнем случае можно ехать на одной подзарядке в течение 2 часов. Возможна быстрая зарядка, за 1 час, через специальный разъем CHAdeMO. Мотоцикл оснащен двигателем с крутящим моментом 92 Нм и может развить максимальную скорость 137 км/ч, что позволяет ему быстро оторваться от любой другой военной техники, скорость которой по пересеченной местности редко превышает 40-60 км/ч. Электрический транспорт все больше интересует военных, которые в последние годы все больше ориентируются на молниеносные спецоперации, в ходе которых небольшие группы коммандос наводят авиацию на важные цели противника или самостоятельно разрушают инфраструктуру. Обычно такие группы не действуют продолжительное время - в среднем 1-2 суток, а потом их подбирают вертолеты. Для таких групп могли бы пригодиться прочные легкие мотоциклы с запасом батарей. В отличие от квадроциклов и багги, мотоциклы можно перевозить даже на легких вертолетах.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025