Эффективный аккумулятор с литиевым анодом

10.08.2014

Исследователи из Стэнфордского университета в США смогли создать эффективный и надежный аккумулятор с литиевым анодом, решив при этом проблемы, которые до этого никто не мог разрешить десятилетиями. Новая разработка позволит в перспективе создавать более легкие, компактные и мощные батареи для смартфонов, ноутбуков, а также электромобилей.

Типичная конструкция аккумулятора включает три основных элемента: анод (положительный электрод), электролит и катод (отрицательный электрод). Сегодня наибольшее распространение получили литий-ионные аккумуляторы, в которых ион лития выступает в качестве переносчика заряда. Анод при этом, как правило, изготавливается из графита. Хотя графит наиболее популярный материал для производства анодов, он далеко не самый эффективный, говорит И Цуй (Yi Cui), процессор Стэнфордского университета по материаловедению и руководитель проекта. Литий является более эффективным.

"Из всех материалов, которые можно применять для производства анодов, литий обладает наибольшим потенциалом, - объясняет ученый. - Он имеет небольшой вес и наиболее высокую энергетическую плотность. С этим материалом можно получить больше мощности на единицу веса и объема. Иначе говоря, можно создавать более легкие, компактные и мощные аккумуляторы". Цуй также говорит, что, согласно его предположениям, литиевый анод в теории способен повысить емкость батареи в 3-4 раза.

Проблема кроется в том, что, прежде всего, литий быстро вступает с электролитом в химическую реакцию, и, кроме того, он в значительной степени увеличивается в размерах при осаждении ионов лития на литиевом аноде, из-за чего происходит деградация аккумулятора.

Как рассказывает руководитель проекта, многие ученые десятилетиями бились над решением данных проблем, которые, наконец, удалось решить его команде, применив один дополнительный элемент - своего рода защитный кожух, закрывающий анод, и представляющий собой сетку из углеродных куполов толщиной 20 нм. Такая сетка предотвращает реакцию лития с электролитом и является в достаточной степени гибкой, чтобы по мере расширения анода растягиваться, не разрушаясь.

Обычно батарею можно начинать массово производить в том случае, если ее кулоновская эффективность (относительный объем лития, сохраняемого на аноде после цикла заряда-разряда) достигает 99,9% и больше, не снижаясь менее этого значения длительное время.

До настоящего времени батареи с литиевым анодом, созданные в условиях лабораторий, показывали кулоновскую эффективность порядка 96%. Причем спустя всего лишь 100 циклов заряда-разряда она падала ниже 50%. Ученым из Стэнфордского университета удалось добиться значения в 99%, которое оставалось таким даже спустя 150 циклов.

<< Назад: Визуальный процессор нового поколения Movidius Myriad 2 10.08.2014

>> Вперед: Уязвимость USB-устройств 09.08.2014

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Носимый ультразвуковой пластырь UPatch для мониторинга беременности 19.06.2026

Беременность - один из самых ответственных периодов в жизни женщины, когда выявление любых отклонений может сыграть решающую роль в здоровье матери и ребенка. Современные методы мониторинга, такие как периодическое ультразвуковое исследование и кардиотокография, имеют серьезные ограничения: они дают лишь кратковременные снимки состояния и часто сопровождаются ложными тревогами. Ученые предложили инновационное решение в виде носимого ультразвукового пластыря, который способен вести непрерывное наблюдение за плодом прямо в утробе матери. Эта технология, получившая название UPatch, открывает новые возможности для раннего обнаружения осложнений и более полного понимания развития ребенка. Разработка UPatch представляет собой первый в своем роде мягкий носимый ультразвуковой датчик, способный в реальном времени фиксировать анатомические структуры плода, кровоток в сосудах и работу пуповины. Устройство компенсирует движения плода и слабые сигналы из глубоких тканей благодаря специальным ал ...>>

Планшет-бумбокс Lenovo Tab Plus Gen 2 18.06.2026

Компания Lenovo представила Tab Plus Gen 2 - обновленную версию популярной модели 2024 года. Новинка получила более крупный дисплей, усиленную аудиосистему и современное программное обеспечение, что делает ее привлекательным выбором для тех, кто любит смотреть видео, слушать музыку и работать в мобильном формате. Устройство сочетает в себе возможности планшета и портативной колонки, подчеркивая акцент на развлечениях. Одним из главных улучшений стал экран, диагональ которого выросла с 11,5 до 12,1 дюйма. Это LCD-панель с высоким разрешением 2560 х 1600 пикселей (2,5K), частотой обновления 120 Гц, поддержкой Dolby Vision и HDR10. В режиме высокой яркости дисплей способен достигать 800 нит, что обеспечивает комфортное восприятие контента даже в хорошо освещенных помещениях. Благодаря этим характеристикам изображение становится более детализированным и плавным. Особое внимание производитель уделил звуку. Аудиосистема планшета теперь включает девять динамиков JBL с поддержкой Dolby A ...>>

Случайная новость из Архива Lifebook T4210 21.07.2006 Компания Fujitsu Siemens выпустила конвертируемый ПК Lifebook Т4210 массой менее 2 кг. Устройство оснащено TFT-экраном с диагональю 12,1 XGA (1024x768). В нем используются процессор Intel Core Duo и OS Microsoft Windows XP Tablet PC Edition 2005. Дисплей может поворачиваться на 360° и обеспечивает высокое качество графики даже при работе вне помещений. Коммуникации осуществляются через WLAN, IrDA и Bluetooth.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026