Экономичный способ получения катодного материала улучшит литий-ионные аккумуляторы
Исследователи из Сколтеха запатентовали инновационную технологию производства высококачественного феррофосфата лития — ключевого материала для литий-ионных аккумуляторов электромобилей, электробусов, систем резервного электроснабжения и накопителей энергии из возобновляемых источников. В новом производственном процессе сферические частицы для последующего синтеза феррофосфата лития получают микроволновой распылительной сушкой вместо воздействия горячим воздухом. Полученный таким способом катодный материал имеет повышенный срок службы и позволяет конструировать литий-ионные аккумуляторы с более высокой энергоемкостью. Вдобавок альтернативный способ сушки экономит электроэнергию и время на производстве.
Литий-ионные аккумуляторы остаются главными источниками накопления энергии, в том числе в электротранспорте. Они подразделяются на типы в зависимости от материала катода. Конечно, свой вклад вносят и второй электрод аккумулятора — анод — и другие компоненты, но именно состав и структура катодного материала в первую очередь определяют конечные характеристики аккумулятора: энергоемкость, мощность, стоимость, безопасность и срок службы. Различные материалы катода выбираются в зависимости от области применения. Так, аккумуляторы на основе литий-никель-марганец-кобальт-оксидных катодов (NMC) имеют высокую энергоемкость, что делает их фаворитами для электромобилей с большим запасом хода.
«Мы совершенствуем технологию получения литий-железо-фосфатных катодных материалов (LFP) для литий-ионных аккумуляторов. Они дешевле, чем NMC, и служат дольше. Несмотря на более низкую плотность энергии, LFP применяется для аккумуляторов городских электромобилей, заточенных под поездки малой и средней дальности, а также для электробусов и вилочных погрузчиков», — рассказывает один из авторов патента, младший научный сотрудник Центра энергетических технологий Сколтеха Эльвира Стюф.
«Кроме того, важен фактор безопасности, причем не только в электротранспорте, — добавляет соавтор патента, заслуженный профессор Центра энергетических технологий Сколтеха Артем Абакумов, солауреат премии «Вызов». — Аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата более устойчивы к перегреву и меньше подвержены взрывам и возгораниям, даже при повреждении. Повышенная безопасность в сочетании с хорошими емкостными и мощностными характеристиками делают этот вид аккумулятора подходящим для нужд резервного питания при перебоях электроснабжения и накопления солнечной и ветряной энергии».
Запатентованный Сколтехом способ изготовления LFP позволяет получить материал в виде микрочастиц сферической формы, которая обеспечивает их более плотную упаковку, что позволяет создать литий-ионный аккумулятор с повышенной плотностью энергии: он будет запасать больше энергии в том же объеме.
LFP синтезируют путем высокотемпературной обработки прекурсора, то есть материала-предшественника. Последний имеет вид оранжевого порошка и получается распылением водной суспензии реагентов в потоке горячего воздуха. Мелкие капли суспензии мгновенно высыхают — остаются сферические частицы порошка. Оказывается, что если высушивать капли не горячим воздухом, а с применением микроволнового излучения, то все исходные вещества в каждой сферической частице будут распределены равномернее.
Это позволяет при последующей термообработке создать однородное углеродное токопроводящее покрытие, обволакивающее частицы материала, и достичь высокой электрохимической емкости и более стабильной работы катода. Кроме того, описанный в патенте способ производства материала быстрее и экономит около четверти той электроэнергии, которая обычно расходуется установкой для распылительной сушки горячим воздухом.
«Этот эффект объясняется тем, что прогрев распыляемых капель осуществляется из их центра к периферии за счет прямого воздействия микроволн, а не наоборот, как в случае сушки горячим воздухом, — объясняет соавтор изобретения старший научный сотрудник Центра энергетических технологий Сколтеха Александра Савина. — Быстрое удаление воды из капель суспензии с помощью микроволнового излучения позволяет добиться равномерного распределения всех компонентов по объему сферических — или почти сферических — конгломератов прекурсора. В итоге в катодном материале образуется более разветвленная проводящая углеродная сеть. При традиционном подходе эта сеть не такая всепроникающая и попадаются более крупные непроводящие участки. Электропроводность катода критически важна для высокой энергоемкости аккумулятора и его устойчивой работы в течение долгого времени».
Изобретение зарегистрировано Роспатентом.
Telegram 
Дзен 
VK Гранулированное топливо — это перспективный вид энергоносителя для ракетных двигателей, который сочетает преимущества твердого и жидкого горючего: такие установки можно многократно включать и перезапускать в полете, плавно регулируя тягу. Однако при их проектировании инженеры сталкиваются с серьезной проблемой: порошково-газовая смесь ведет себя непредсказуемо, и до сих пор не существовало методики, позволяющей точно рассчитать параметры системы подачи топлива. Поэтому в мире пока нет серийных образцов таких установок — они только разрабатываются. Ученые Пермского Политеха и специалисты ПАО НПО «Искра» впервые создали методику, которая позволяет определить ключевые характеристики двигателя еще на этапе проектирования — от массы топлива до давления в камере сгорания. Это открывает путь к созданию более безопасных, надежных и многоразовых космических аппаратов нового поколения.
Международная группа астрофизиков подкралась к разгадке квантовой тайны почти столетней давности. Изучив экстремальный космический объект, они зафиксировали признаки эффекта, который еще в 1930-х годах предсказал один из отцов квантовой механики Вернер Гейзенберг: идеальный вакуум на самом деле не пуст и способен изменять движение света.
У нескольких сравнительно недалеко расположенных от нас миров оказался настолько чужеродный химический состав, что это позволяет подозревать их внегалактическое происхождение. По основной версии, они попали в Млечный Путь из когда-то поглощенных им карликовых галактик.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Множество переломов костей у средневекового скелета, захороненного в замке Стерлинг, позволили предположить, что мужчина погиб в результате прямого попадания снаряда, выпущенного из осадного орудия. Не исключено, что это был гигантский требушет «Боевой Волк», построенный по приказу короля Англии Эдуарда I.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно