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:

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Натрий-ионные накопители энергии Tener от CATL 29.06.2026

Литий-ионные аккумуляторы сейчас доминируют на рынке, но их производство сталкивается с ограничениями ресурсов и экологическими вызовами. Китайская компания CATL, один из мировых лидеров в области аккумуляторных технологий, представила инновационную альтернативу на основе натрия, которая может существенно расширить возможности хранения энергии. На отраслевом мероприятии в Мюнхене CATL продемонстрировала систему накопления энергии Tener нового поколения. Она построена на натрий-ионных аккумуляторах и отличается выдающимися эксплуатационными характеристиками. По заявлению разработчиков, новая технология сочетает высокую долговечность, безопасность и экономичность, что делает ее перспективной для широкого применения в энергетике. Одним из главных преимуществ Tener стала исключительная долговечность: система рассчитана на срок службы до 30 лет и способна выдерживать до 15 000 циклов заряда-разряда. Для сравнения, большинство современных аналогов выдерживают около 10 000 циклов. Даже ...>>

Орибитальное вино с МКС 28.06.2026

Виноделие всегда было тесно связано с землей, климатом и традициями, но современная наука все чаще выводит его на новый уровень - в буквальном смысле за пределы нашей планеты. Исследователи ищут способы адаптировать сельское хозяйство к условиям космоса, чтобы обеспечить будущие миссии продовольствием и изучить влияние экстремальной среды на биологические процессы. Один из таких амбициозных проектов реализуется в США и обещает в перспективе появление первого вина из винограда, побывавшего на орбите. Ученые из Техасского университета A&M отправили на Международную космическую станцию сотни семян винограда. После шести месяцев воздействия космической радиации семена вернутся на Землю, будут высажены и через несколько лет могут дать первый урожай для производства "космического вина". Проект представляет собой уникальное сочетание астронавтики, биологии и виноградарства. Идея эксперимента возникла как дипломная работа двух студентов-старшекурсников кафедры аэрокосмической инженер ...>>

Телескоп Эвклид раскрыл сердце Млечного Пути 28.06.2026

Космические телескопы позволяют человечеству заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной, раскрывая тайны темной материи, далеких галактик и процессов звездообразования. Один из современных аппаратов, предназначенных для масштабных обзоров неба, неожиданно оказался мощным инструментом для изучения нашей собственной Галактики. Речь идет о телескопе "Эвклид", который предоставил астрономам одно из самых детальных изображений центральной области Млечного Пути. Космический телескоп "Эвклид" был создан прежде всего для исследования темной материи и темной энергии, составляющих основную часть массы-энергии Вселенной. Однако ученые нашли ему дополнительное применение, направив прибор на густонаселенные звездные поля нашей Галактики. За относительно короткое время наблюдений - всего 26 часов - аппарат зафиксировал более 60 миллионов звезд в центральной части Млечного Пути. Такой результат стал возможен благодаря высокому разрешению и широкому полю зрения инструмента. Особый интерес для ...>>

Гренландские акулы - рекордсмены долголетия среди позвоночных 27.06.2026

В мире живых существ продолжительность жизни варьируется от нескольких дней у некоторых насекомых до нескольких десятилетий у крупных млекопитающих. Однако среди морских обитателей есть настоящие долгожители, чей возраст поражает воображение. Гренландские акулы, населяющие холодные воды Северной Атлантики и Арктики, по праву считаются самыми долговечными позвоночными на планете, и современные научные методы позволили точно оценить масштаб их жизненного пути. Эти крупные хищники растут крайне медленно - всего на несколько сантиметров за несколько лет, достигая в итоге более пяти метров в длину. Долгое время определить точный возраст гренландских акул было практически невозможно, поскольку у них отсутствуют традиционные маркеры, такие как годовые кольца на костях или чешуе. Предположения о выдающемся долголетии существовали давно, но требовали надежного подтверждения. Прорыв наступил в 2016 году, когда международная группа ученых применила радиоуглеродный анализ к хрусталикам глаз ...>>

Случайная новость из Архива Перетертый щебень на полях борется с выбросами CO2 и увеличивает урожайность 09.04.2024 Проблема изменения климата становится все более актуальной, и необходимо искать инновационные методы ее решения. Недавние исследования британских ученых предлагают уникальный подход: использование дробленого щебня на сельскохозяйственных полях для сокращения выбросов парниковых газов и увеличения урожайности. Дробленый щебень на фермерских полях может стать новым инструментом в борьбе с изменением климата. Недавнее исследование, проведенное учеными из Центра Леверхалма при Университете Шеффилда, показало потенциал этого метода не только для сокращения выбросов CO2, но и для повышения урожайности сельскохозяйственных культур на 16%. Основанное на предыдущих исследованиях, проведенных в Университете Шеффилда, новая научная работа анализировала эффективность метода, известного как усиленное выветривание горных пород. Этот метод заключается в механическом измельчении камней до консистенции пыли и рассеивании ее по сельскохозяйственным полям. Основная идея заключается в том, что камни, раздробленные до пыли, способны поглощать углекислый газ из атмосферы, что помогает сократить его концентрацию в атмосфере. Кроме того, этот процесс способствует повышению урожайности путем улучшения качества почвы и способствует лучшему усвоению питательных веществ растениями. В рамках исследования было показано, что применение дробленого щебня на полях привело к увеличению урожайности сельскохозяйственных культур на 12-16%. Это объясняется тем, что щебень повысил pH почвы и обеспечил дополнительные питательные вещества, такие как фосфор, калий и кальций. Кроме того, использование дробленого щебня на полях может существенно сократить выбросы CO2, что делает этот метод не только выгодным для сельского хозяйства, но и для окружающей среды. Исследование показало, что использование дробленого щебня на сельскохозяйственных полях может быть эффективным инструментом для сокращения выбросов CO2 и увеличения урожайности. Этот метод представляет собой современный подход к решению проблемы изменения климата и может иметь значительный потенциал в борьбе с этой глобальной проблемой.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026