Восстановление литий-железо-фосфатных батарей

05.11.2020

Большинство современных литиевых батарей используют кобальт в качестве катодного компонента. Этот металл достаточно дорогой и редкий, а его добыча наносит немалый вред окружающей среде. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы, в которых используется LiFePO4 в качестве катода, являются более экологичными. Ученые из Калифорнийского университета разработали метод, который позволяет заменить дорогую утилизацию таких батарей дешевым восстановлением.

Добыча кобальта приводит к деградации ландшафтов и водных ресурсов. Поэтому многие компании (IBM и Tesla) и ученые ищут альтернативные компоненты для батарей.

Например, в этом году Tesla начнет продажу автомобиля Model 3 с литий-железо-фосфатной батареей. Такие аккумуляторы безопаснее, имеют более долгий срок службы и дешевле в производстве. И все-таки у этих батарей есть серьезный недостаток: их дорого утилизировать. Поэтому инженеры из Калифорнийского университета сосредоточились на поиске методов утилизации и восстановления таких батарей.

Во время жизненного цикла батареи ее катод подвергается деградации. Причиной этому является потеря лития и изменение положения ионов железа в кристаллической структуре материала. Ученые смогли пополнить запасы ионов и вернуть их на свои места с помощью солей лития и лимонной кислоты.

Команда исследователей купила простые литий-железо-фосфатные батареи и истощила их до половины. Затем разобрали их и вымочили порошок катодного компонента в растворе с солями лития и лимонной кислотой, высушили и нагрели до температуры около 60-80 °C. Из полученного порошка сделали в новые катоды для батарей. Ученые обнаружили, что производительность была восстановлена до первоначального состояния.

Такой метод позволил ионам лития и железа вернуться на первоначальные места в структуре катода. Это произошло благодаря добавлению лимонной кислоты, которая "питает" ионы железа электронами и уменьшает положительный заряд, который отталкивает электроны.

Этот способ переработки требует на 80-90% меньше энергии, чем современные методы утилизации литий-железно-фосфатных батарей, и выделяет примерно на 75% меньше парниковых газов. Хотя это отличное начало, команда отмечает, что необходимы дальнейшие исследования.

<< Назад: Бытовая химия и кишечник 05.11.2020

>> Вперед: Медицинские маски с нанослоем меди 04.11.2020

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 Оптоволоконная сеть как предсказатель землетрясений 30.10.2017 Землетрясения - одни из самых разрушительных природных катаклизмов. Иногда даже несколько минут в предупреждении о них могут быть решающими. И теперь ученые из Стэнфорда выдвинули интересное предложение о том, как создать по?настоящему глобальную сеть по раннему обнаружению землетрясений. Сейчас такая система требует установки высокочувствительных сенсоров, которые будут замерять малейшие толчки, способные сигнализировать о том, что большое бедствие уже рядом. Но стандартные датчики не могут охватить все, поэтому группа ученых из Стэнфорда предложила другое решение: оптоволоконную сеть. Оптоволоконные кабели передают информацию практически со скоростью света и используются телекоммуникационными компаниями по всему миру. Но они также используются нефте- и газодобывающими компаниями для мониторинга небольших толчков, вызванных бурильным оборудованием. При таких замерах нужна характеристика кабелей под названием "обратное рассеяние", с помощью замеряют движение кабелей и записывают сейсмические события. На одном конце кабеля есть лазер, который посылает свет. Часть света попадает на примеси и дефекты в стеклянных стенках кабеля и отражается: это и есть "обратное рассеяние", о котором шла речь. Сигнал, полученный в таких условиях, может меняться в зависимости от того, двигалась ли та часть кабеля, где произошло отражение, и фиксация таких сигналов может дать ученым карту сейсмической активности на большой территории. Обычно оптоволоконные детекторы прикрепляют к трубам или другому оборудования, но для обнаружения землетрясений исследователям нужны свободные кабели, а это считается практически невозможным, так как по мнению большинства незакрепленный кабель будет генерировать слишком много сигналов, чтобы быть полезным. Но использовав пятикилометровый кабель на территории самого университета, исследователи продемонстрировали, что оптоволокно годится для таких целей. С помощью своей сети они смогли засечь около 800 сейсмических толчков, включая землетрясение в Мексике и два маленьких местных землетрясения на 1,6 и 1,8 балла. Это значит, что ученые могут засекать землетрясения с помощью уже существующей оптоволоконной сети коммуникационных компаний. Конечно, такие кабели не сравнятся по чувствительности с традиционными сейсмометрами, но они гораздо дешевле и дают большее покрытие территории.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025