Ученые из Сколтеха придумали «долгую» батарейку — Naked Science
10.04.2017
Редакция
1

Ученые из Сколтеха придумали «долгую» батарейку

Ученые из Скоклково придумали долговечную и эффективную батарею для смартфонов.

2_0
©Wikipedia

Ученые придумали, как изменить кристаллическую структуру катода литий-ионной батареи, чтобы значительно повысить ее эффективность и продлить срок службы без ущерба для безопасности. Исследование опубликовано в престижном журнале Nature Materials.

 

Литий-ионные аккумуляторы повсеместно используются в качестве основного источника энергии для современной портативной техники — ноутбуков, планшетов, мобильных телефонов и фотоаппаратов. Литий является переносчиком заряда: когда батарея заряжается, ионы лития покидают кристаллическую решетку смешанного оксида переходного металла, способного изменять свою степень окисления. В современных батареях используется, как правило, слоистый оксид кобальта и лития.

 

Кристаллическая структура слоистого катодного материала LiCoO2

 

Две основные характеристики литий-ионного аккумулятора – это количество циклов перезарядки и емкость (количество лития, покидающего кристаллическую решетку во время заряда и возвращающегося назад при разряде). Проблема заключается в том, что весь литий никогда не покидает структуру катода (не более 60%). В противном случае возрастает вероятность взрыва и возгорания батареи. Небесконечно и число циклов перезарядки (энергия, содержащаяся в заряженных аккумуляторах, со временем уменьшается).

 

Ученые нашли решение этих проблем. Они предложили иное строение кристаллической структуры катодного материала. Классическая литий-ионная батарея имеет слоистое «строение», в котором слои лития перемежаются со слоями кислорода и переходного металла. В то время, когда литий покидает свои позиции, его место занимают ионы переходного металла. Следовательно, вернуться обратно он не может — его место уже занято. В результате падает емкость батареи.

 

Новая структура аккумулятора предполагает сдвиг слоев относительно друг друга, таким образом, батарея приобретает каркасное строение и работает намного стабильнее: энергия почти не теряется. Это позволяет извлечь из нее весь литий при зарядке. При этом не возникает риска возгорания.

 

 Кристаллическая структура слоистого катодного материала LiCoO2

 

«Раньше считалось, что емкость литий-ионного аккумулятора определяется изменением степени окисления переходного металла, входящего в его состав. В одной из наших прошлых работ мы показали, что кислород также может вносить вклад в емкость аккумуляторов, он ее увеличивает за счет того, что его степень окисления тоже меняется. А в нашей новой работе мы продемонстрировали способ использовать эту емкость в полной мере, не боясь взрывов, возгораний и деградации материалов»,  комментирует профессор Центра Сколтеха по электрохимическому хранению энергии Артем Абакумов.

 

Пока в качестве «концепта» образца ученые использовали соединение лития с оксидом иридия. Но этот вариант дорогой, поэтому массовое его производство неэффективно. Дальнейшая цель специалистов — поиск более оптимальных и дешевых металлов.

 

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
4 часа назад
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

Вчера, 20:57
Илья Ведмеденко

По словам космонавта Олега Новицкого, на новом российском модуле «Наука» незапланированно включились двигатели.

Вчера, 18:47
Мария Азарова

Антитела, вырабатываемые организмом в ответ на коронавирус, активируют повышенную функцию тромбоцитов. Это может вызывать смертельные тромбы у пациентов с тяжелой формой болезни. Авторы нового исследования предложили решение проблемы.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
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
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.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Господа, ну что за заголовки? Что там придумали "ученые из сколтеха"? То, что они составляли некоторый процент от МЕЖДУНАРОДНОЙ исследовательской группы, еще ничего не значит.
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: