Этот пост добавлен читателем Naked Science в раздел «Сообщество». Узнайте как это сделать по ссылке.
Как кремний меняет аккумуляторы электромобилей: наглядная инфографика
Электромобили в значительной степени опираются на литий-ионные батареи, и материалы, из которых они состоят, стремительно меняются. На протяжении многих лет аноды — отрицательные электроды, накапливающие литий во время зарядки, — почти полностью изготавливались из графита.
Однако сегодня кремний становится мощной альтернативой. Эта инфографика показывает, как, по прогнозам, будет расти доля анодов с содержанием кремния в аккумуляторах электромобилей вплоть до 2035 года.
Данные для визуализации предоставлены компанией Benchmark Mineral Intelligence. Они отражают совокупные поставки анодных материалов, выраженные в гигаватт-часах (ГВт·ч) емкости батарей — то есть объем использования аккумуляторов, который может быть обеспечен каждым типом материала.
На сегодняшний день графит остается основой анодов литий-ионных батарей. В 2022 году один только синтетический графит обеспечивал около 76% мировых мощностей анодов, тогда как на природный графит приходилось еще 18,6%. Такое доминирование объясняется стабильностью графита, его сравнительно низкой стоимостью и хорошо налаженными цепочками поставок. За десятилетия производители довели технологии графитовых батарей до совершенства, сделав их надежной базой для массового производства электромобилей.
Тем не менее у графита есть существенное ограничение: он способен накапливать относительно небольшое количество лития по сравнению с новыми материалами.
Теоретически кремний способен удерживать примерно в десять раз больше лития, чем графит. Благодаря этому батареи с кремнийсодержащими анодами могут запасать больше энергии в том же объеме.
На практике это означает значительное увеличение запаса хода электромобилей без увеличения размера батареи. Например, если ранее электромобиль мог проехать 480 километров на одном заряде, то с таким же по размеру и массе аккумулятором он сможет преодолеть 640 километров — а в перспективе и до 800 километров. Поскольку кремний сильно расширяется при циклах зарядки, инженеры разрабатывают гибридные решения: композиты графита и кремния, а также специально модифицированные кремниевые материалы, которые сочетают высокую емкость со структурной устойчивостью.
Прогнозы показывают, что в ближайшее десятилетие кремний будет постепенно укреплять свои позиции. Доля композитных анодов графит–кремний может вырасти с 5% емкости батарей в 2022 году до 17,5% к 2035-му. В то же время полностью инженерные кремниевые аноды, практически отсутствующие сегодня, могут занять около 3% рынка. В сумме это означает, что доля кремнийсодержащих решений способна приблизиться к 20% к середине следующего десятилетия.
4,0 тыс
Telegram 
Дзен 
VK
Предстоящие мероприятия
Ученые из МФТИ и ИППИ РАН выяснили, что у квантовых полей вблизи черных дыр (или ускоренно расширяющейся Вселенной) есть «порог нагрева». До этого порога чем выше температура, тем быстрее поле «забывает» свое прошлое. А выше порога нагрев уже не помогает: скорость забывания становится постоянной и определяется не температурой, а самой формой пространства (например, размером горизонта).
Ученые создали математическую модель, которая показала вероятную гибель древнего спутника Венеры из-за гравитационных сил. Теоретическое исследование предлагает один из сценариев развития Солнечной системы, чтобы понять причины кардинальных различий в эволюции Земли и ее соседки.
Исследователи из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН определили, при каких условиях квазиклассические модели водородной плазмы начинают давать нефизичные результаты. Ученые показали, что при достаточно сильном взаимодействии частиц такие модели перестают правильно учитывать квантовые эффекты, связанные с принципом Паули. В результате в расчетах возникают нефизичные электрон-ионные кластеры, а моделируемая система теряет устойчивость.
Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Международная группа физиков зафиксировала под землей в США аномальный всплеск энергии, похожий на прямое столкновение невидимой частицы темной материи с обычным веществом. Подземные датчики поймали сигнал, который не удалось списать ни на один из известных науке видов радиации или фоновых помех.
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.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
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.
[miniorange_social_login]
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Комментарий на проверке
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Аккаунт заблокирован!
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Что-то пошло не так!
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
ПонятноЛучшие материалы
Войти
Вконтакте
По e-mail
Google
Яндекс ID
Ваша заявка получена
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии