Âûáèðàé : Ïîêóïàé : Èñïîëüçóé
â ôîêóñå
0

Ëèòèé-ñåðíûå áàòàðåè — è ýëåêòðîìîáèëü ïðîåçæàåò â ïÿòü ðàç áîëüøå

Ó÷åíûì óäàëîñü ñîâåðøèòü ïðîðûâ â ðàçðàáîòêå íîâîãî òèïà àêêóìóëÿòîðîâ äëÿ ýëåêòðîìîáèëåé – ëèòèé-ñåðíûõ áàòàðåé, êîòîðûå âûäåðæèâàþò íàìíîãî áîëüøå öèêëîâ çàðÿäêè, ÷åì ïðèâû÷íûå ëèòèé-èîííûå. Äëÿ èõ ïðîèçâîäñòâà ïëàíèðóåòñÿ ïðèìåíÿòü áèîìèìåòè÷åñêèå òåõíîëîãèè.

Ñåé÷àñ â ýëåêòðîìîáèëÿõ èñïîëüçóþòñÿ ëèòèé-èîííûå àêêóìóëÿòîðû, ðàññ÷èòàííûå íà 200-300 öèêëîâ çàðÿäêè. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî èì íà ñìåíó ïðèäóò ëèòèé ñåðíûå ÀÊÁ, íî ó íèõ åñòü íåñêîëüêî ïðîáëåì. Âî-ïåðâûõ, èõ ìîæíî ïåðåçàðÿäèòü âñåãî 10 ðàç. Âî-âòîðûõ, â íèõ ïðîèñõîäèò äèôôóçèÿ ïîëèñóëüôèäà ëèòèÿ è ðîñò ëèòèåâûõ äåíäðèòîâ, ÷òî ðåçêî ñîêðàùàåò ñðîê èõ ñëóæáû.

Íà èçîáðàæåíèè: çàðÿäêà ëèòèé-èîííîé áàòàðåè ýëåêòðîìîáèëÿ

Õîòÿ äî ýòîãî óæå óäàâàëîñü óâåëè÷èòü ÷èñëî öèêëîâ çàðÿäêè ëèòèé-ñåðíûõ àêêóìóëÿòîðîâ, íî ïðè ýòî ñíèæàëèñü èõ åìêîñòü, íàäåæíîñòü è áåçîïàñíîñòü. Òåïåðü ó ó÷åíûõ èç Ìè÷èãàíñêîãî óíèâåðñèòåòà ïîëó÷èëîñü óñòðàíèòü ýòè ïðîáëåìû è ñîçäàòü ëèòèé-ñåðíûé àêêóìóëÿòîð åìêîñòüþ 1268 ìÀ÷/ã è ñðîêîì ñëóæáû áîëåå 3500 öèêëîâ.

Äëÿ ýòîãî â íîâîì ÀÊÁ èñïîëüçîâàíà áèîìèìåòè÷åñêàÿ ìåìáðàíà, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿþùàÿ ñîáîé ñåòü àðàìèäíûõ íàíîâîëîêîí, ïðîïèòàííûõ ñ ïðîïèòêîé ýëåêòðîëèòíûì ãåëåì. Òàêàÿ ñâåðõïðî÷íàÿ ïðåãðàäà ïðåïÿòñòâóåò ðîñòó äåíäðèòîâ – æåñòêèõ äðåâîâèäíûõ ñòðóêòóð, êîòîðûå ÷àñòî îáðàçóþòñÿ â ëèòèåâûõ áàòàðåÿõ è ðàñòóò îò îäíîãî ýëåêòðîäà ê äðóãîìó.

Òàêæå ìåìáðàíà ïðåäîòâðàùàåò îáúåäèíåíèå àòîìîâ ëèòèÿ è ñåðû â ïîëèñóëüôèäû, ñïîñîáíîå ïðèâåñòè ê ðåçêîìó óìåíüøåíèþ åìêîñòè àêêóìóëÿòîðà. Íîâàÿ ìåìáðàíà íå òîëüêî ïðîïóñêàåò èîíû ëèòèÿ îò ëèòèåâîãî ýëåêòðîäà ê ñåðíîìó è îáðàòíî, íî è çàäåðæèâàåò ïîëèñóëüôèäû ëèòèÿ.

Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ ëèòèé-èîííîãî àêêóìóëÿòîðà â ýëåêòðîìîáèëå. Íà ñìåíó åìó ìîãóò ïðèéòè ëèòèé-ñåðíûå ÀÊÁ, êîòîðûå îáëàäàþò áîëüøåé åìêîñòüþ, âûíîñëèâîñòüþ è â ïåðñïåêòèâå áóäóò âûäåðæèâàòü áîëåå 3500 öèêëîâ çàðÿäêè. Èçîáðàæåíèå: Volkswagen

Òàê êàê îáà âèäà ÷àñòèö èìåþò îäèíàêîâûé ðàçìåð, òî çàäåðæàòü ïîëèñóëüôèäû ïóòåì ïðîñòîãî ñîçäàíèÿ êàíàëîâ â ïåðåãîðîäêå íåâîçìîæíî. Ïîòîìó èññëåäîâàòåëè ñûìèòèðîâàëè ïîðû â áèîëîãè÷åñêèõ ìåìáðàíàõ è ïðèëîæèëè ê íèì ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä.

 ðåçóëüòàòå ïîëèñóëüôèäû ëèòèÿ ïðèëèïàþò ê àðàìèäíûì íàíîâîëîêíàì, ïîñëå ÷åãî èõ îòðèöàòåëüíûå çàðÿäû íà÷èíàþò îòòàëêèâàòü òàêèå æå ïîëèñóëüôèäíûå îáðàçîâàíèÿ. À âîò èîíû ëèòèÿ, èìåþùèå ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä, ïî-ïðåæíåìó ìîãóò ñâîáîäíî ïåðåòåêàòü îò îäíîãî ýëåêòðîäà ê äðóãîìó.

<

Ñõåìà ëèòèé-ñåðíîé áàòàðåè, íà êîòîðîé âèäíî, êàê èîíû ëèòèÿ ìîãóò âîçâðàùàòüñÿ ê ëèòèåâîìó ýëåêòðîäó, à ïîëèñóëüôèäû ëèòèÿ íå ñïîñîáíû ïðîõîäèòü ÷åðåç ìåìáðàíó. Ïðè ýòîì äåíäðèòû, êîòîðûå ðàñòóò èç ëèòèåâîãî ýëåêòðîäà, íå ìîãóò âûçâàòü êîðîòêîå çàìûêàíèå, ïðîáèâ ìåìáðàíó è äîñòèãíóâ ñåðíîãî ýëåêòðîäà. Èçîáðàæåíèå: Ahmet Emre, Kotov Lab

Ïðè òàêîé êîíñòðóêöèè ëèòèé-ñåðíîé áàòàðåè åå åìêîñòü áëèçêà ê òåîðåòè÷åñêè ïðåäåëüíîé (1675 ìÀ·÷/ã), è îíà òàêæå ñïîñîáíà ðàáîòàòü ïðè íèçêèõ è ñâåðõâûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ – äî +80 ⁰Ñ. È õîòÿ ðåàëüíûé ñðîê ñëóæáû ïðè áûñòðîé çàðÿäêå ìîæåò ñíèæàòüñÿ ñ 3500 äî 1000 öèêëîâ, ýòî âñå ðàâíî íàìíîãî áîëüøå, ÷åì âîçìîæíîñòè ëèòèé-èîííûõ àêêóìóëÿòîðîâ. 

Ïðåèìóùåñòâî ëèòèé-ñåðíûõ áàòàðåé òàêæå çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ñåðà – áîëåå ðàñïðîñòðàíåííîå âåùåñòâî, ÷åì êîáàëüò, êîòîðûé ïðèìåíÿåòñÿ â ëèòèé-èîííûõ ÀÊÁ. Ýòî âåäåò ê óäåøåâëåíèþ ïðîèçâîäñòâà àêêóìóëÿòîðîâ è êàê ñëåäñòâèå – ýëåêòðîìîáèëåé.  Ê òîìó æå àðàìèäíûå âîëîêíà äëÿ áèîìèìåòè÷åñêîé ìåìáðàíû ìîæíî ïîëó÷èòü ïðè ïåðåðàáîòêå ñòàðûõ áðîíåæèëåòîâ, ÷òî äåëàåò òàêèå áàòàðåè áîëåå ýêîëîãè÷íûìè.

Ïðîõëàäà áåç ìîíòàæà: 7 ìîáèëüíûõ êîíäèöèîíåðîâ ñ Wi-Fi

Êîììåíòàðèè
Ñòàòüè ïî òåìå