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

Ученые из Сколтеха придумали «долгую» батарейку

Ученые из Скоклково придумали долговечную и эффективную батарею для смартфонов.

2_0

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.

 

 

Позавчера, 19:02
5 минут
Полина Гершберг

Для женщин, которые хотят получить пользу от тренировок, важнее всего создать привычку.

Вчера, 13:30
2 минуты
Илья Ведмеденко

В результате крушения нового ударного вертолета Ми-28УБ погибли двое летчиков.

Вчера, 19:45
3 минуты
Денис Гордеев

Кандидатская диссертация станет обязательной для всех аспирантов.

Позавчера, 19:02
5 минут
Полина Гершберг

Для женщин, которые хотят получить пользу от тренировок, важнее всего создать привычку.

9 декабря
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

Вчера, 13:30
2 минуты
Илья Ведмеденко

В результате крушения нового ударного вертолета Ми-28УБ погибли двое летчиков.

Позавчера, 19:02
5 минут
Полина Гершберг

Для женщин, которые хотят получить пользу от тренировок, важнее всего создать привычку.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

9 декабря
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

Кирилл Силин
10.04.2017
-
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?
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: