Южнокорейские ученые создали новый тип батарей для электромобилей. Плотность энергии в них выше, чем у бензинового двигателя, и они намного безопаснее и дешевле литий-ионных. Кроме того, они полностью решают проблему долгой зарядки.

Революционная разработка принадлежит ученым Национального института науки и технологий Ульсана. Созданные ими алюминий-воздушные аккумуляторы после отработк
Подробности
и ресурса надо просто менять, что исключает многочасовую подзарядку. По сути, процесс напоминает заправку автомобиля с ДВС. Только заправляется он не бензином, а алюминием.

Прорыв совершила команда под руководством профессора Джефила Чо. Результаты исследования опубликованы в одном из самых престижных научных изданий Nature Communications.

От литий-ионных аккумуляторов новый тип батареи отличается большей эффективностью, дешевизной и безопасностью.

При этом алюминий-воздушный аккумулятор нельзя заряжать. После его разрядки, необходимо просто заменить электролит и окислившуюся алюминиевую пластину на новые.

Это во много раз сокращает время на «заправку» электромобиля. Алюминиевая батарея сделает электрокар похожим на автомобиль на обычном топливе — только экологически чистым.

При этом плотность энергии в новом аккумуляторе выше, чем у бензиновых двигателей. «Бензин имеет плотность энергии 1700 Вт*ч/кг, в то время как наша алюминий-воздушная батарея — 2500 Вт*ч/кг», — говорит Чо.

Такие показатели делают новую электрическую силовую установку более энергоэффективной, чем двигатели внутреннего сгорания.

Электричество в такой батарее вырабатывается за счет реакции алюминия с кислородом в воздушном потоке. Прежние модели алюминий-воздушных аккумуляторов были слишком дорогими из-за использования драгоценных металлов в аноде. Команде южнокорейских ученых удалось решить эту проблему, заменив платину наночастицами серебра, которое в 50 раз дешевле. Помимо этого, им удалось избавиться и от других ограничений — накопления побочных продуктов реакции и растворения драгметалла в воздушном электроде.
Ранее Tesla Inc представила технологию, которая позволяет пополнить 80% запасов аккумулятора всего за 15 минут. Речь идет о Tesla Supercharger. Обычная система от Tesla заряжает батарею на 80% примерно за полчаса. Это довольно много, поскольку водителю приходится ждать десятки минут, которые не всегда есть. Но сейчас появились решения от других производителей. В частности, BMW и Porsche создали бы
Подробности
струю зарядку, которая почти полностью заряжает батарею электромобиля всего за 3 минуты. Это лишь немногим медленнее, чем требуется автомобилисту для того, чтобы заправить свой автомобиль обычным топливом. Благодаря новой технологии электромобили становятся еще более привлекательными для конечного потребителя. Поскольку электромобилей становится все больше, то и требования построить необходимую для электрических машин инфраструктуру звучат все громче. Сейчас BMW, Daimler AG и Volkswagen AG строят сеть быстрых зарядных станций вдоль скоростных трасс Европы.
Одной из основных проблем, связанных с возобновляемой энергией, является то, что такая энергия генерируется периодически, а не постоянно. Эта проблема может потерять свою актуальность, если придумать массивную, дешевую и долговечную конструкцию аккумуляторной батареи, которую можно будет использовать для хранения энергии для целого города. Литиевые батареи в данный момент являются наиболее част
Подробности
о используемыми. Их применяют и в электромобилях, и в бытовой электронике. Все это благодаря высокой производительности, плотности энергии и малой массе. Однако литий слишком дорогой материал для хранения энергии целой энергосети, и когда говорят о создании батареи для целого города, размер и вес гораздо менее важны, чем цена, безопасность и надежность. Хорошие новости пришли из Массачусетского технологического института (MIT), где исследователи нашли дешевый, эффективный и долговечный способ воскрешения старого типа батарей, которые были придуманы около 50 лет назад. Открытие построено вокруг расплавленных солевых батарей, таких как натрий-серные или натрий-никелевые, в которых электроды хранятся при высоких температурах, чтобы удерживать их в расплавленном состоянии и обеспечивать возможность переноса заряда между ними. Как правило, электроды должны быть разделены специальной мембраной, которая пропускает только определенные молекулы и удерживает другие. Ранее мембраны были сделаны из тонкого слоя оксида алюминия, но коммерческое использование этих батарей было ограничено тем, что эти мембраны были очень хрупкими. Ученые из MIT обнаружили другой способ разделения электродов, используя обычную стальную сетку, покрытую нитридом титана. В то время как обычная мембрана сортирует молекулы в соответствии с их физическими параметрами, используя размер своих отверстий, стальная сетка сортирует их благодаря своим электрическим свойствам. И это намного более долговечно. Такой прогресс может позволить городам безопасно и легко наращивать количество возобновляемых источников энергии в сети.
Немного об аккумуляторах нового типа. «Шелковая» батарея из Китая против нанотехнологий из России, принцип советского калькулятора в современных японских смартфонах, алюминиевый аккумулятор, который можно зарядить за минуту, и другое.

Пару недель назад мы говорили о том, как можно добиться прироста времени автономной работы в теории. Теперь давайте посмотрим, как с этим обстоят дела на
Подробности
практике. А для примера возьмем новости за последний месяц. -->>
Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета установили мировой рекорд по эффективности хранения энергии. Этого удалось добиться с помощью специальной конструкции электрода, напоминающей желток яйца. Новый катод на основе серы может хранить в 5 раз больше энергии, чем самые лучшие современные коммерческие литий-ионные аккумуляторы. Кроме того, современные л
Подробности
итий-ионные аккумуляторы обычно сохраняют около 80% от их первоначальной емкости после 500 циклов заряд/разряд. В свою очередь, новая технология сохраняет высокую эффективность аккумулятора даже после 1000 циклов заряд/разряд. Благодаря этому появилась возможность создания батарей нового поколения: емких, легких и более долговечных. Их можно будет использовать в портативной электронике и электрических транспортных средствах. Ученым известно, что теоретически сера может хранить намного больше ионов лития, и, следовательно, гораздо больше энергии, чем нынешние электроды. Однако есть две проблемы использования серы в аккумуляторах. Так, когда ионы лития поглощаются электродом во время разрядки, они связываются с атомами серы и создают промежуточные соединения, которые ограничивают емкость аккумулятора. В то же время, приток ионов вызывает увеличение объема катода примерно на 80%. Это приводит к растрескиванию любых защитных покрытий на поверхности электрода и сокращает срок службы аккумулятора. Новая технология предполагает создание катода из наночастиц диаметром 800 нанометров. Они представляют собой крошечную частицу серы, окруженную твердой оболочкой из пористого диоксида титана, как яичный желток в яичной скорлупе. Между "желтком" и "скорлупой" есть пустое пространство, которое позволяет сере беспрепятственно расширяться. Во время разрядки ионы лития проходят через оболочку и связываются с серой, которая расширяется, заполняет пустоту между "желтком" и "скорлупой", не разрывая твердую оболочку. При этом оболочка защищает серу от образования промежуточных соединений. В ходе экспериментов новый аккумулятор сохранил 70% емкости после 1000 циклов заряд/разряд, что даже без оптимизации соответствует и даже превышает аналогичный показатель самых совершенных коммерческих аккумуляторов.