Батареи с твердым Li-S-электролитом в 4 раза лучше Li-ion-аккумуляторов

13.06.2013

Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) разработали новую многообещающую конструкцию аккумуляторных батарей на основе твердого электролита, в состав которого входит литий и сера (Li-S). Такие аккумуляторные батареи более дешевы в производстве и обладают более высоким значением показателя плотности накапливаемой энергии, нежели традиционные литий-ионные аккумуляторы. Благодаря использования твердого электролита, Li-S аккумуляторы более долговечны и намного более безопасны в эксплуатации, чем аккумуляторы с жидким электролитом.

Li-S аккумуляторы считаются некоторым экспертами как преемники литий-ионных аккумуляторных батарей. Они чрезвычайно легки, что позволяет использовать их для обеспечения полетов на солнечной энергии, они дешевы в производстве, достаточно долговечны и демонстрируют высокое значение показателя энергетической плотности. Но, к сожалению, эта технология еще достаточно "сырая" и ее главной проблемой является проблема подходящего электролита, оптимальный состав которого пока еще не найден.

В предыдущих попытках создания Li-S аккумуляторов исследователи использовали жидкие электролиты. Но использование жидкого электролита является монетой с двумя сторонами, с одной стороны - жидкость, наполненная ионами, является превосходным проводником электрического тока, но с другой стороны жидкий электролит деградирует со временем и с увеличением количества циклов заряда-разрядки, что приводит к преждевременному выходу батареи из строя. Помимо этого, некоторые жидкие электролиты огнеопасны, что представляет собой проблему при эксплуатации аккумуляторных батарей.

Но теперь, по словам исследователей, им удалось найти решение вышеуказанных проблем, которым стал состав твердого электролита, основой которого стало соединение лития и полисульфидфосфатов - богатых серой материалов с высокой удельной электрической проводимостью. "Наша технология, в которой используется твердый Li-S-электролит, лишена большей части недостатков, которыми обладают аккумуляторы с жидким электролитом, - рассказывает доктор Ченгду Лиэнг (Dr. Chengdu Liang). - Опытные образцы Li-S батарей выдерживают без ухудшения их характеристик большое количество циклов, не теряя емкость, как литий-ионные аккумуляторы".

Опытные образцы Li-S-аккумуляторов после 300 циклов заряда/разрядки, проведенных при температуре в 60 градусов Цельсия, сохранили удельную плотность в 1200 мА*ч/г. Для сравнения, аналогичный показатель литий-ионных аккумуляторов составляет 140-170 мА*ч/г, но Li-S-аккумуляторы вырабатывают половину напряжения, которое вырабатывают литий-ионные аккумуляторы. Поэтому восьмикратное увеличение плотности энергии приводит фактически к четырехкратному увеличению емкости аккумуляторной батареи.

В составе Li-S-аккумуляторной батареи используется сера, которая в больших количества получается как побочный продукт нефтепереработки. Это позволит использовать разработанную технологию как один из способов утилизации промышленных отходов, которые скапливаются в больших количествах. В настоящее время новая технология производства Li-S-аккумуляторов находится в виде, который не очень подходит для практической ее реализации. Но доктор Лиэнг и его группа подали патентную заявку и после оформления соответствующего патента планируют доработать технологию до требующегося уровня, который позволит наладить массовое производство новых аккумуляторных батарей.

<< Назад: Процессор с частотой 5 ГГц 14.06.2013

>> Вперед: Комары перестанут нападать на людей 13.06.2013

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 Умные наклейки помогут сердечникам 20.10.2018 Электронные наклейки-датчики, которые крепятся на прямо на кожу, позволят пациентам постоянно наблюдать за состоянием своего здоровья. Также их могут использовать спортсмены во время тренировок. Ученые из Университета Пердью (США) разработали небольшие электронные устройства, которые могут отслеживать физическую активность человека и предупреждать пользователя о возможных рисках для здоровья "здесь и сейчас". Датчики изготовлены из целлюлозы - материала, из которого делают бумагу. Он пропускает воздух и к тому же биологически совместим с живыми тканями. Эти наклейки имеют змеевидную форму, что позволило сделать их такими же тонкими и эластичными, как кожа. Для пользователя они почти незаметны. Поскольку бумага быстро разлагается, когда она намокает, а на коже человека к тому же выступают капельки пота, наклейки были покрыты молекулами, которые отталкивают воду, масло, пыль и бактерии. Еще одно преимущество: датчики могут быть сделаны с помощью технологий, аналогичных тем, которые используются для печати книг на высокой скорости.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025