Петербургские ученые разработали новый тип аккумулятора, который безопаснее и заряжается вдесятеро быстрее литиевых — Naked Science
6 минут
Василий Парфенов
5

Петербургские ученые разработали новый тип аккумулятора, который безопаснее и заряжается вдесятеро быстрее литиевых

6.4

Сотрудники Санкт-Петербургского государственного университета создали новый тип полимерных аккумуляторных ячеек. Батареи на ее основе заряжаются на порядок быстрее современных литиевых, устойчивы к холоду и содержат минимальное количество опасных для окружающей среды веществ. В то же время в таком аккумуляторе нет ничего, что могло бы загореться или взорваться при нарушении условий эксплуатации.

Петербургские ученые разработали новый тип аккумулятора, который безопаснее и заряжается вдесятеро быстрее литиевых
Демонстрация новых материалов и батарей на их основе на кафедре электрохимии СПбГУ / ©пресс-служба СПбГУ

Разработка нового полимера, из которого можно сделать катод батареи с такими заманчивыми свойствами, заняла три года. Описание этого соединения, его характеристики и результаты лабораторных испытаний представлены в рецензируемом журнале Chemistry Europe. Статья вышла несколько месяцев назад, но по каким-то причинам публика заметила любопытную отечественную разработку только сейчас.

Как объясняет руководитель исследовательской группы, создавшей этот материал, профессор кафедры электрохимии СПбГУ Олег Левин, идея зародилась еще в 2016 году. Он с коллегами занялся созданием перспективных полимерных электродов для литийионных аккумуляторов при поддержке Российского научного фонда. Результатом работы стало понимание, что у подобных материалов есть два направления развития: они могут как служить в защитных слоях обычных батарей, так и выполнять активную электрозапасающую роль в перспективных ячейках.

После отсева нестабильных соединений во время ряда экспериментов у российских ученых получился работоспособный вариант. Это сложный полимер, основой которого служит длинная цепь комплексов никеля с лигандами («сален», NiSalen). На микроскопическую нить прикрепляются нитроксильные фрагменты — органические радикалы, содержащие азот и кислород. Они способны быстро участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, то есть запасать или отдавать энергию.

Таким образом, в новых аккумуляторах не используют соединения лития, ответственные за высокий риск возгорания батареи при физическом повреждении, перегреве или коротком замыкании. В качестве анода ученые из СПбГУ применили распространенные решения на основе графита. Но в дальнейшем и этот элемент можно улучшить, создав более подходящий материал.

В лабораторных испытаниях созданный отечественными специалистами полимер показал себя впечатляюще. После двух тысяч циклов заряда-разряда он сохранил две третьих своей первоначальной емкости. Одно из ключевых достоинств новинки, помимо повышенной безопасности, — температурная устойчивость. Как утверждает Левин, такая батарея отлично работает без изменения своих свойств до минус 40 градусов.

Естественно, ничего не получается бесплатно. Поскольку используются соединения металлов тяжелее лития, удельная емкость этой ячейки на 30-40% ниже, чем у современных аккумуляторов. Увеличить показатель возможно, однако радикальных улучшений ждать не стоит — химию с физикой не обманешь. С другой стороны, этот недостаток с лихвой компенсируется быстрой скоростью зарядки — вдесятеро быстрее, чем у литийионных. Сейчас ученые работают над созданием методик промышленного производства нового полимера, первых результатов можно ждать в течение года-двух.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:47
4 минуты
Сергей Васильев

Потеряв в схватке с крупным хищником почти всю заднюю часть тела и глаз, трилобиту удалось выжить и даже частично восстановиться.

Вчера, 14:11
5 минут
Илья Ведмеденко

По информации СМИ, модуль «Наука» столкнулся с техническими проблемами. Они могут существенно осложнить стыковку с Международной космической станцией.

Вчера, 10:50
4 минуты
Сергей Васильев

Уникальный пример межвидовой конкуренции человекообразных, окончившейся гибелью более крупного животного, наблюдали в национальном парке на западе Африки.

Позавчера, 10:05
22 минуты
Александр Березин

Существующие континенты движутся к слиянию в один — это лишь вопрос времени, считают большинство исследователей. Группа ученых решила выяснить, что будет с обитаемостью Земли после того, как это слияние завершится. Как оказалось, температура на планете существенно вырастет при любом исходе. Но в случае формирования одного из двух возможных суперконтинентов на суше станет намного холоднее. Если возникнет второй суперконтинент, доля обитаемой твердой поверхности, напротив, возрастет. Почему так получается и что из этого следует?

Позавчера, 10:45
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

18 июля
5 минут
Илья Ведмеденко

Представлены первые фотографии перспективного российского боевого самолета, премьера которого состоится на грядущем авиасалоне МАКС. Ранее мы уже могли видеть новую машину, однако ее скрывал защитный чехол.

13 июля
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
6 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

5 Комментариев

-
0
+
Сколько уж было сообщений о прорывах в области создания батарей для телефонов, а воз и ныне там...Если сам не позаботишься о том, чтобы телефон у тебя держал зарядку больше чем 1-2 дня, никто тебе ничего не сделает.
    Позволю себе просто скопировать собственный ответ из ВК под аналогичным комментарием: "...на самом деле все ещё сложнее. Литиевые банки можно распараллелить и получить достаточно быструю зарядку (типа 60-70% за десяток-два минут), при этом обладая большей максимальной ёмкостью. В этом проблема любых новых технологий — существующим всегда проще и быстрее чутка догнать обещанные новыми технологиями характеристики, чем новым технологиям найти инвестиции на развитие и широкомасштабное производство (без которого конкурентоспособными их не сделать). В итоге они становятся либо нишевыми (если ну прям очень хороши), либо отмирают. Всегда есть шанс, что получится, как с Sony и литием в свое время, но я бы не делал таких ставок, это события из разряда "раз в столетие". Тут читаешь про твердотельные ячейки Toyota, которые такие же по удельной емкости (даже чуть больше), как и обычные литиевые, и даже они выглядят сильно сомнительно, хотя лучше проработаны. В общем, чуваки из СПбГУ круглые красавчики, но это "на 30-40% меньше" — гвоздь в крышку гроба всей затеи. Посмотрим, что получится при совершенствовании технологии, конечно."
09.04.2021
-
1
+
"более оптимальный" - Ой!)))
    09.04.2021
    -
    0
    +
    Дело Светы из Иваново живет и побеждает )) Даже среди тех, кто играет за другую команду.
Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: