Эффективные аккумуляторные батареи

13.02.2013

Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета установили мировой рекорд по эффективности хранения энергии. Этого удалось добиться с помощью специальной конструкции электрода, напоминающей желток яйца.

Новый катод на основе серы может хранить в 5 раз больше энергии, чем самые лучшие современные коммерческие литий-ионные аккумуляторы. Кроме того, современные литий-ионные аккумуляторы обычно сохраняют около 80% от их первоначальной емкости после 500 циклов заряд/разряд. В свою очередь, новая технология сохраняет высокую эффективность аккумулятора даже после 1000 циклов заряд/разряд. Благодаря этому появилась возможность создания батарей нового поколения: емких, легких и более долговечных. Их можно будет использовать в портативной электронике и электрических транспортных средствах.

Ученым известно, что теоретически сера может хранить намного больше ионов лития, и, следовательно, гораздо больше энергии, чем нынешние электроды. Однако есть две проблемы использования серы в аккумуляторах. Так, когда ионы лития поглощаются электродом во время разрядки, они связываются с атомами серы и создают промежуточные соединения, которые ограничивают емкость аккумулятора. В то же время, приток ионов вызывает увеличение объема катода примерно на 80%. Это приводит к растрескиванию любых защитных покрытий на поверхности электрода и сокращает срок службы аккумулятора.

Новая технология предполагает создание катода из наночастиц диаметром 800 нанометров. Они представляют собой крошечную частицу серы, окруженную твердой оболочкой из пористого диоксида титана, как яичный желток в яичной скорлупе. Между "желтком" и "скорлупой" есть пустое пространство, которое позволяет сере беспрепятственно расширяться. Во время разрядки ионы лития проходят через оболочку и связываются с серой, которая расширяется, заполняет пустоту между "желтком" и "скорлупой", не разрывая твердую оболочку. При этом оболочка защищает серу от образования промежуточных соединений.

В ходе экспериментов новый аккумулятор сохранил 70% емкости после 1000 циклов заряд/разряд, что даже без оптимизации соответствует и даже превышает аналогичный показатель самых совершенных коммерческих аккумуляторов. В настоящее время ученые планируют поэкспериментировать с добавлением внутрь "скорлупы" других материалов, в частности кремния.

<< Назад: Токопроводящий белок для сборки 3D-микрочипов 13.02.2013

>> Вперед: Силикон вместо меди 12.02.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Согрейся своим дыханием 09.07.2003 Теплые куртки с толстым слоем теплоизоляции часто называют "дутыми", но на самом деле воздушных камер в них нет. Для непостоянной погоды американская фирма "Гор-Текс" предложила по-настоящему надувной жилет с регулируемой степенью теплоизоляции. В его толще заложены соединенные между собой воздушные камеры, которые носитель жилета может надувать через ниппель, спрятанный в воротнике. Для полного раздувания требуется 4-5 литров воздуха, отчего жилет утолщается на полтора сантиметра. Стало жарко - воздух можно частично или полностью спустить.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025