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:

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 Таблетка ставит диагноз 14.11.2003 В лабораториях университета канадского города Калгари разрабатывается таблетка, которая сама ставит диагноз и в случае необходимости лечит. В таблетке, не превышающей размерами обычную, умещается электронный датчик всего в 10 раз крупнее эритроцита. Когда таблетку проглатывают, датчик измеряет, например, температуру. Если она повышена, из резервуара емкостью один миллилитр выпускается жаропонижающее средство. Датчик может определять кислотность и выдавать в желудок нормализующее ее средство. Причем количество высвобождаемого лекарства зависит от величины отклонения измеряемого показателя от нормы. Через один-два дня сделавшая свое дело таблетка выходит из организма естественным путем. Испытания на людях пока не проводились. До того, как перейти к ним, разработчики хотят увеличить емкость аккумулятора, спрятанного в таблетке. Его хватает на 4 часа работы, а надо бы увеличить заряд хотя бы раза в три.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025