Проблему аккумуляторов выявил рентген

03.08.2012

С помощью рентгеновской микроскопии ученым из Стэнфордского университета впервые удалось понять, из-за чего постоянно ломаются литий-серные аккумуляторы. Оказалось, проблема кроется в неправильно организованном процессе химической реакции.

Большинство современных электромобилей используют литий-ионные батареи - очень дорогие, составляющие половину стоимости всей машины. Одной из самых перспективных замен дорогому и не очень емкому литий-ионному источнику питания являются литий-серные аккумуляторы. Они не только стоят дешевле, но еще при этом могут хранить в 5 раз больше энергии. Однако все эксперименты с новой батареей заканчиваются неутешительно: после нескольких десятков циклов зарядки/разрядки она перестает работать. Этого естественно очень мало - аккумулятор автомобиля должен иметь срок службы 10-20 лет, т.е. выдерживать много тысяч циклов заряд/разряд.

Литий-серный аккумулятор состоит из двух электродов - анода из лития и катода из серы и углерода. Несколько исследователей пришли к выводу, что короткий жизненный цикл батареи связан с химическими реакциями, разрушающими серу в катоде. Однако новое исследование опровергло выводы предыдущих экспериментов. С помощью мощного источника рентгеновского излучения впервые удалось заснять мельчайшие детали аккумулятора непосредственно в процессе работы. В результате выяснилось, что частицы серы в катоде не деградируют.

Проблема крылась в процессе реакции ионов лития с серой при разряде аккумулятора. Побочным продуктом этой химической реакции являются соединения, известные как полисульфиды лития. Они просачиваются в электролит и создают прочные связи с литием. В результате активная среда разрушается и аккумулятор перестает работать.

К счастью, оказалось, что сера в аккумуляторе разрушается очень слабо и причина неисправности кроется не в этом. С другой стороны, даже небольшого количества полисульфидов лития достаточно, чтобы аккумулятор начал терять работоспособность. Но, по мнению ученых, с подобной проблемой можно справится, предотвратив утечку полисульфидов в электролит.

<< Назад: Тропики движутся в Арктику 03.08.2012

>> Вперед: Двигатель из молекул 02.08.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Получены рекордно короткие импульсы света 13.08.2017 Исследовательская группа из университета Центральной Флориды продемонстрировала технологию, позволяющие получить рекордно короткие импульсы рентгеновского излучения, длительность которых составляет 53 аттосекунды. Группа, возглавляемая профессором Зенгу Чангом (Zenghu Chang), побила свой собственный рекорд, установленный ими еще в 2012 году, который на то время составлял 67 аттосекунд. Аттосекунда равна 10^-18 секунды или одну миллиардную одной миллиардной доли секунды. А за 53 аттосекунды свет успевает пройти расстояние, равное тысячной доле от толщины человеческого волоса. Подобно тому, как при помощи сверхскоростных камер можно сделать запись быстротекущих событий, таких, как попадание летящей пули в цель, при помощи аттосекундных импульсов света можно делать запись еще более быстрых событий, таких, как движение и взаимодействие электронов в атомах или молекулах. Помимо того, что группе профессора Чанга удалось получить рекордно короткие импульсы рентгена, эти импульсы имели меньшую длину волны, нежели полученные ранее. Частота импульсов света находится в спектральной области так называемого "окна прозрачности воды" (water window), длины волны, активно поглощаемой атомами углерода и абсолютно прозрачной для воды. Производство рекордно коротких аттосекундных импульсов стало возможным благодаря разработке и применению новых мощных оптических "драйверов", в роли которых выступают фемтосекундные лазеры, излучающие свет с большей длиной волны, и новые методы компрессии световых импульсов. Полученные учеными короткие импульсы света уже приближаются к той длительности, которая позволит "осветить" процессы, в которых задействованы связанные электроны, перемещающиеся в среде различных материалов. Это, в свою очередь, позволит ученым разработать новые типы полупроводниковых материалов, на базе которых будут созданы чипы, имеющие в тысячи раз большее быстродействие, нежели используемые сегодня. "Аттосекундные импульсы мягкого рентгеновского излучения могут использоваться для съемки процессов в живых клетках, в которых принимают участие биологические молекулы. Помимо этого, исследования движения электронов и других носителей электрического заряда, позволят нам найти более эффективные материалы для искусственного фотосинтеза, для солнечных батарей и для получения биологического топлива" - рассказывает профессор Чанг.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025