#аккумуляторы

Слушатели узнают, почему именно литий-ионные аккумуляторы стали незаметными героями современности.

Крупнейшая энергетическая компания на Сахалине «Сахалинэнерго» (входит в группу ПАО «РусГидро») внедрило на своих подстанциях инновационное решение, разработанное стартапом «МИГ» на базе Сколтеха. Новое устройство предназначено для диагностики технического состояния и оценки остаточного срока службы аккумуляторных батарей, а также для восстановления их характеристик.

Слушатели узнают о роли материалов и проблемах безопасности литий-ионных аккумуляторов.

Сегодня мы расскажем о том, почему так непросто спроектировать аккумуляторы для электромобиля, какими они бывают и почему у разных производителей они организованы по-разному. Бонус: читатели узнают о том, как спроектировать такие батареи самостоятельно.

Валентин Ершов, руководитель направления лаборатории материалов электрохимических накопителей научного дивизиона госкорпорации «Росатом», и Егор Быковский, научный журналист, член редсовета Naked Science, обсудили устройство аккумуляторов, их ключевые особенности и роль в энергетических технологиях будущего.

При строительстве линий электропередач, нефтяных и газовых трубопроводов, опор, колонн и мостов используют металлические конструкции, на которые распределяется вся нагрузка. От их качества во многом зависит долговечность и безопасность сооружения, поэтому необходим постоянный контроль состояния металлоконструкций, чтобы своевременно выявить возникающие дефекты и быстро предотвратить возможные аварии и другие проблемы в эксплуатации в будущем. Молодые ученые Пермского Политеха разрабатывают робота, который контролирует и обслуживает объект на месте. Встроенная система диагностики обеспечит высокую точность и достоверность результатов, что значительно облегчит работу сотрудников промышленных предприятий и в два раза повысит эффективность предотвращения чрезвычайных ситуаций.

В лаборатории процессов в химических источниках тока ИФХЭ РАН разработали две новые электрохимические системы для натрий-ионных аккумуляторов: первая с положительным электродом на основе ферроманганофосфата натрия и отрицательным электродом на основе наностержня из фосфида германия-кобальта, вторая — с положительным электродом на основе ванадофосфата натрия, легированного железом, и отрицательным электродом на основе того же наностержня.

Предмет, который буквально свалился с небес на крышу дома жителя Флориды, теперь изучает NASA, чтобы выяснить его происхождение. Если окажется, что «железка» действительно прилетела с МКС, с большой долей вероятности американское аэрокосмическое агентство и федеральное правительство ждет суд.

Новым способом, предложенном учеными Курчатовского института, можно более экологично переработать аккумуляторные батареи для разных устройств: от смартфонов до электротранспорта.

Японские исследователи практически полностью восстановили емкость литийионных аккумуляторов с помощью вещества, которое восстанавливает деградировавшие электроды. Открытие ученых продлит срок службы таких батарей и, следовательно, сократит количество опасных отходов.

Ученые обнаружили, что слой полимера, нанесенный между слоями фольги и катодного вещества в литий-ионном аккумуляторе, позволяет предотвратить его возгорание или взрыв. Предложенный авторами полимер проводит электричество, но, как только напряжение становится выше, чем то, на которое рассчитан аккумулятор, соединение окисляется и перестает проводить ток. Благодаря этому аккумулятор, использующийся в смартфонах и электромобилях, не перегревается и абсолютно не способен самовозгораться.

Ученые синтезировали соединение, которое ускоряет химическую реакцию, лежащую в основе получения электроэнергии в экологически чистых топливных элементах. В состав разработанного катализатора входят железо и марганец. Эти металлы доступны и нетоксичны, поэтому полученное вещество может стать хорошей альтернативой широко применяемым сегодня платиновым катализаторам.

Литий-ионные аккумуляторы нашли широкое применение в нашей жизни: от бытовой техники и электромобилей до накопителей энергии в системах жизнеобеспечения труднодоступных районов. Они хорошо зарекомендовали себя в работе, имея высокую плотность энергии и низкий саморазряд. В достижении наилучших характеристик аккумуляторов огромную роль играет состав раствора электролита. Ученые МФТИ и ОИВТ РАН разработали более быстрый и надежный метод проверки состава на молекулярном уровне, который может обеспечить максимальный КПД.

Развитие собственного производства литий-ионных аккумуляторов — одна из ключевых задач в технологической повестке нашей страны. Несмотря на большие запасы лития, объемов производства литий-ионных аккумуляторов в стране на сегодняшний день недостаточно. Особенно остро стоит вопрос создания аккумуляторов с высокой плотностью энергии для использования в электромобилях. Свой вклад в решение проблемы вносят представители как индустрии, так и науки. В новом исследовании ученые из Сколтеха совместно с коллегами из Франции, Китая и других стран впервые смогли определить роль кобальта и никеля в электрохимических свойствах катодных материалов, необходимых для производства аккумуляторов.

Современная инфраструктура включает множество сетей трубопроводов, которые выполняют важные функции по транспортировке газа и нефти. Однако их длительная эксплуатация приводит к износу, коррозии, утечкам и другим повреждениям, способствующим авариям и значительным экономическим потерям. Для предотвращения таких ситуаций в последние годы уделяется большое внимание применению роботизированных систем для диагностики трубопроводов. Благодаря своей мобильности и способности проникать внутрь труб, они могут осуществлять осмотр и мониторинг в труднодоступных местах. Однако аккумуляторы, которые являются важным источником энергии для роботов, обладают совсем небольшой мощностью и соответственно малым временем работы. Ученые Пермского Политеха разработали аккумулятор с высокой энергетической мощностью, длительным сроком эксплуатации и небольшими габаритными размерами, которые позволяют установить его в робота. Разработка представляет собой инновационное решение, обеспечивающее надежное и эффективное электропитание для автономного робототехнического комплекса по диагностике трубопроводов.

Слушатели узнают, какой путь проделали ученые в создании литий-ионных батарей.

Ученые из МФТИ и ОИВТ РАН показали, как корректно рассчитывать эффективность аккумуляторов из новых материалов методом компьютерного моделирования. Они предложили теоретическую модель взаимодействия проводящих ионов с окружающим растворителем и электродом. Методику можно использовать для поиска оптимальных растворителей и точного расчета характеристик аккумуляторов.

Суперконденсатор — устройство, которое за несколько секунд может накопить и отдать заряд энергии. Он состоит из металлических электродов, погруженных в электролит. В своей модели ученые МИЭМ НИУ ВШЭ заменили типичный низкомолекулярный электролит на полиэлектролит и обнаружили негативный физический эффект: суперконденсаторы теряют емкость при размере поры электрода менее одного нанометра. Подобрав грамотные условия для полиэлектролитов, можно создавать более мощные и эффективные устройства.

Краткий ответ такой — потому что батарейки и аккумуляторы дают ток за счет химической реакции. Чтобы эта реакция шла, нужно, чтобы в батарейке или аккумуляторе был запас тех веществ, которые в эту реакцию вступают. При этом химическая реакция будет идти и в том случае, когда тока нет (то есть когда к этому источнику тока ничего...

Стэнфордские ученые получили электролит, который не загорается и продолжает работать при температурах до 100 °C.