Новый электролит для безопасных литий-металлических аккумуляторов

12.04.2026

Улучшение систем хранения энергии становится ключевым фактором для перехода к устойчивой энергетике и широкого распространения электротранспорта. В центре этих технологий находятся аккумуляторы, эффективность и безопасность которых определяют возможности всей отрасли. Одним из наиболее перспективных направлений считаются литий-металлические батареи, однако их практическое применение долгое время сдерживалось рядом фундаментальных проблем.

Существенный шаг к их решению сделали исследователи из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) совместно с Шанхайским университетом Цзяотун. Им удалось разработать новый материал, способный повысить надежность и эффективность аккумуляторов. Речь идет о монокристаллическом электролите, созданном на основе боратных органических ковалентных структур, известных как COF.

Ключевым элементом разработки стала структура COF-303, которая используется в качестве шаблона для формирования строго упорядоченных каналов переноса ионов. Такой подход позволяет направлять движение ионов лития с высокой точностью и снижать вероятность возникновения нестабильных процессов внутри аккумулятора. В отличие от традиционных материалов, новая структура обеспечивает более предсказуемое и равномерное поведение системы.

Одной из главных проблем литий-металлических аккумуляторов является образование дендритов - острых кристаллических наростов лития, которые могут вызывать короткие замыкания и приводить к выходу батареи из строя. Новый электролит позволяет существенно снизить вероятность их появления за счет равномерного осаждения лития и устранения локальных перегрузок.

Важным преимуществом монокристаллической структуры является отсутствие границ зерен, характерных для поликристаллических материалов. Именно на этих границах обычно возникает дополнительное сопротивление, ухудшающее проводимость и стабильность. Устранение этого фактора позволяет добиться более высокой эффективности переноса заряда и повысить общую надежность системы.

Экспериментальные результаты подтверждают эффективность предложенного решения. Материал демонстрирует ионную проводимость на уровне 8,1 мСм/см при комнатной температуре, что является высоким показателем для подобных систем. В полноценных аккумуляторах с катодами из литий-железо-фосфата (LiFePO4) удалось сохранить 91,8% емкости после 600 циклов зарядки, что свидетельствует о хорошей долговечности.

Особенно примечательна достигнутая кулоновская эффективность, которая составила 99,98%. Это означает, что потери энергии в процессе зарядки и разрядки сведены к минимуму. Дополнительные испытания показали стабильную работу системы на протяжении более 2000 часов, подтверждая ее надежность в длительной перспективе.

По словам профессора Юнсоба Кима, устранение структурных дефектов в материале играет решающую роль в создании безопасных и эффективных систем хранения энергии. В конечном итоге подобные разработки могут ускорить внедрение литий-металлических аккумуляторов в электромобили и крупные энергетические сети.

<< Назад: Бытовые звуки пугают собак 12.04.2026

>> Вперед: Закрытые глаза мешают слышать 11.04.2026

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 В Амстердаме запретят бензиновые и дизельные машины 11.05.2019 Власти Амстердама, столицы Нидерландов, намерены полностью запретить въезд в город автомобилей и мотоциклов с двигателями внутреннего сгорания к 2030 году. Так власти рассчитывают уменьшить вредные выбросы в атмосферу, которые негативно влияют на продолжительность жизни людей. Разработанный план получил название Clean Air Action. Согласно ему, отказ от машин с ДВС будет происходить поэтапно: так, например, в следующем году дизельным машинам старше 15 лет запретят заезжать в пределы кольцевой автомагистрали A10, в 2022 году планируют запретить въезд в центр города автобусам на ДВС, а к 2025-му намерены расширить запрет на суда и скутеры. К 2030 же году дизельные и бензиновые машины власти Амстердама надеются запретить полностью. При этом, естественно, отказ от машин на ДВС предполагает, что в городе должно быть достаточно много зарядных станций, чтобы жители могли перейти на экологичный транспорт. На данный момент, как отмечается, в Амстердаме всего три тысячи таких станций, однако к 2025 году их, согласно плану, должно стать уже от 16 до 23 тысяч.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026