Новости аккумуляторных технологий: Документ не найден

Содержание

Обновленная YUASA: что нового? | BATTERY-INDUSTRY.RU

Обновленная YUASA: что нового?

23.09.20 | Рубрика: Новости от дистрибьюторов, Новости от производителей. Просмотры: 235

Загрузка...

За последние два года японская корпорация GS Yuasa  провела масштабную реновацию своей продукции под всемирно известным брендом YUASA и заметно активизировала свою маркетинговую активность на российском рынке. Итак, давайте разберемся что же нового предлагает своим покупателям именитый производитель.

СПОРТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Автомобильные аккумуляторы YUASA линейки YBX предназначены для вторичного рынка, или другими словами для продажи в дилерских центрах, магазинах и сервисах, и изготовлены в соответствии с теми же требованиями, что предъявляют автопроизводители к батареям, поставляемым на конвейер (OE).

Большинство моделей обновленной линейки образца 2020 года отличаются от своих предшественников увеличенной номинальной емкостью и более высокими токами холодной прокрутки, что придется по вкусу российским автолюбителям, эксплуатирующим свои автомобили в суровых климатических условиях.

Спортивный характер серии YBX заложен в самой конструкции батарей — они не боятся утечек электролита при крене автомобиля во время скоростной езды на крутых поворотах. Эти особенности батарей подтверждаются результатами тестов Немецкой Ассоциации Автопроизводителей (VDA), а также таких известных автопроизводителей как BMW (соответствие стандарту GS 95001) и Volkswagen (TL 82506).

GS Yuasa хорошо известна своей поддержкой авто и мотоспорта. Один из крупных проектов — это спонсорство команды HONDA CIVIC, которая выступает с 2010 года на британских гонках BTCC. За это время команда HONDA YUASA несколько раз одерживала победу в чемпионатах, а гонщики команды занимали призовые места.

YUASA — ВЫБОР ЧЕМПИОНОВ

ЧЕСТНАЯ МАРКИРОВКА

Автомобильные аккумуляторы YUASA стали одними из первых в Европе, на этикетках которых указываются полные характеристики батарей в соответствии с обновленными в 2018 году требованиями европейского стандарта

EN50342. Важно отметить, что значение стандарта EN 50342 выходит далеко за пределы Европы: из-за существенно глобализованной природы автомобильного рынка этот стандарт широко используется и на международном уровне, в том числе производителями из других стран, чтобы иметь возможность получить доступ к единому европейскому рынку. Например, на основе процедур EN 50342-6, МЭК (Международная электротехническая комиссия) приступила к реализации проекта IEC 60095-6. Кроме того, SAE (Общество автомобильных инженеров) также разработало документ на его основе.

Каждая модель аккумулятора в линейке YBX прошла всесторонние испытания и получила индивидуальные классификационные номера по 4-м основным параметрам: расходу воды (Water Loss: W1 — W5), саморазряду (Charge Retention: C1 — C2), виброустойчивости (Vibration: V1-V4), выносливости (Endurance: E1 — E4 — для стандартных батарей) или (Micro-Cycle: M1 — M3 — для EFB и AGM батарей).

СНИЖЕННЫЕ ЦЕНЫ

На фоне глобальной пандемии, вызванной короновирусом COVID-19, корпорация GS Yuasa во взаимодействии со своим российским дистрибьютором компанией RULink запустила новую программу ценообразования ANTISTRESS, которая была впервые представлена в июле 2020 года на очередном слете дилеров BaikalEco.Ride, проводящемся традиционно на берегах озера Байкал.

«Антистрессовые» цены на автомобильные, лодочные и тяговые аккумуляторы сделали продукцию премиального качества доступной большинству российских покупателей и позволили производителю успешно конкурировать со своими многочисленными конкурентами в среднем ценовом сегменте.

РАСШИРЕННЫЙ АССОРТИМЕНТ

Масштабная программа реновации не могла обойти стороной и ассортимент выпускаемой продукции. В результате, на рынок был представлен значительно расширенный модельный ряд стартерных и тяговых аккумуляторных батарей YUASA для легковых и грузовых автомобилей, катеров, лодок и автодомов.

Аккумуляторы для легковых автомобилей и внедорожников

Основная доля новинок в легковом сегменте приходится на усиленные версии аккумуляторов

YUASA стандарта JIS (серии YBX5000, YBX3000) для классических японских и корейских автомобилей, а также EFB-версии аккумуляторов стандарта EN (серия YBX7000) для современных европейских автомобилей с системой Start-Stop.

Ассортимент аккумуляторов YUASA для легковых автомобилей представлен на сегодня следующими линейками:


YUASA YBX9000 AGM – топовая версия для европейских автомобилей с расширенной системой Start-Stop, а также автомобилей Premium класса, оснащенных большим количеством дополнительного оборудования.

Класс производительности — W5-C2-V3-M3

Основные преимущества:

  • Ресурс батареи рассчитан примерно на 360 000 запусков
  • Увеличенная на 50% скорость приема заряда*
  • Увеличенный на 100%  ресурс батареи*
  • Герметичная двойная крышка с регулирующим клапаном (VRLA)
  • Встроенный пламегаситель
  • Качество соответствует требованиям автопроизводителей

* По сравнению со штатной версией батарей производителя


YUASA YBX7000 EFB

— улучшенная версия для автомобилей европейского производства с системой Start-Stop, а также для всех типов классических автомобилей с традиционной системой зарядки.

Класс производительности — W3-C2-V3-M1

Основные преимущества:

  • Ресурс батареи рассчитан примерно на 270 000 запусков
  • На 170% улучшенная скорость приема заряда (DCA)*
  • На 100% увеличенный ресурс батареи*
  • Герметичная двойная крышка сокращает потери воды на 30% + защищает от утечек электролита при наклоне (протестировано Немецкой Ассоциацией Автопроизводителей — VDA)
  • Защита от сульфатирования
  • Технологии добавления карбона и лития
  • Встроенный пламегаситель
  • Качество соответствует требованиям автопроизводителей

* По сравнению со штатной версией батарей производителя


YUASA YBX5000 Silver SMF — северная версия для европейских, российских, японских и корейских автомобилей с традиционной системой зарядки, эксплуатирующихся в условиях холодного климата.

Класс производительности — W4-C2-V3-E1

Основные преимущества:

  • Ресурс батареи рассчитан примерно на 50 000 запусков
  • Ток холодной прокрутки выше до 35%*
  • Герметичная двойная крышка сокращает потери воды на 30% + защищает от утечек электролита при наклоне (протестировано Немецкой Ассоциацией Автопроизводителей — VDA)
  • Кальциевый сплав электродов
  • Индикатор состояния батареи
  • Встроенный пламегаситель и ручка для переноски
  • Качество соответствует требованиям автопроизводителей

* По сравнению со штатной версией батарей производителя


YUASA YBX3000 Black SMF — усиленная версия для европейских, российских, американских, японских и корейских автомобилей с традиционной системой зарядки и повышенным энергопотреблением, в том числе с дизельным двигателем.

Класс производительности — W4-C2-V3-E1

Основные преимущества:

  • Ресурс батареи рассчитан примерно на 30 000 запусков
  • Ток холодной прокрутки выше до 20%*
  • Герметичная двойная крышка сокращает потери воды на 30% + защищает от утечек электролита при наклоне (протестировано Немецкой Ассоциацией Автопроизводителей — VDA)
  • Кальциевый сплав электродов
  • Индикатор состояния батареи
  • Встроенные пламегаситель и ручка для переноски
  • Качество соответствует требованиям автопроизводителей

* По сравнению со штатной версией батарей производителя


YUASA YBX1000 MF — штатная версия для классических европейских автомобилей с традиционной системой зарядки.

Класс производительности — W3-C2-V2-E1

Основные преимущества:

  • Ресурс батареи рассчитан примерно на 20 000 запусков
  • Кальциевый сплав электродов
  • Встроенный пламегаситель
  • Наличие ручки для переноски батареи
  • Качество соответствует требованиям автопроизводителей

Аккумуляторы для грузовых автомобилей и спецтехники

Ассортимент аккумуляторов для коммерческих автомобилей (CV) представляет собой сегодня одно из самых полных предложений на рынке. По аналогии с легковым сегментом, грузовые аккумуляторы теперь входят в линейку YBX. Она пришла на замену линейке YUASA Cargo и включает в себя три типа стандартных залитых батарей класса Super Heavy Duty (SHD)

, а также улучшенную модификацию Enhanced Flooded Battery (EFB).

Благодаря новейшим технологиям и множеству передовых функций безопасности, все аккумуляторы этой линейки обеспечивают качество и производительность оригинального оборудования (OE), а их передовая конструкция делает их самыми надежными аккумуляторами, которые когда-либо производила GS Yuasa.

Батареи в линейках YBX7000 EFB и YBX5000 имеют экстраординарную степень виброустойчивости XVR®, в восемь раз превышающую наивысший показатель виброустойчивости V4, которого требует европейский стандарт EN50342. Батареи этих серий, а также европейские и российские модели YBX3000 подходят для установки на заднем шасси автомобиля, например, на грузовиках стандартов Euro 5 и Euro 6, а также выдерживать эксплуатацию в условиях бездорожья.


YUASA YBX7000 EFB — улучшенная версия для коммерческой техники европейского производства с системой Start-Stop, а также для всех типов техники с традиционной системой зарядки.

Класс производительности — W3-C2-V4-M1

Благодаря встроенному перемешивающему устройству, практически полностью исключается расслоение электролита, что значительно продлевает срок службы батарей. Аккумуляторы этой серии герметичны, не требуют обслуживания (SMF), имеют экстраординарную виброустойчивость (XVR®),  улучшенную скорость приема заряда и высокую степень выносливости M1 (более 765 циклов при 17.5% DOD).

Могут устанавливаться на заднем шасси автомобиля, а также выдерживать эксплуатацию в условиях бездорожья и идеально подходят в качестве резервного источника питания при частых остановках на ночлег.


YUASA YBX5000 SHD — северная версия для коммерческой техники европейского и российского производства с традиционной системой зарядки, эксплуатирующихся в условиях холодного климата.

Класс производительности — W3-C2-V4-M1

Необслуживаемые аккумуляторы YBX5000 SHD предназначены для высокопроизводительных транспортных средств, эксплуатирующихся в экстремально тяжелых условиях при частых глубоких разрядах. Они имеют высокую степень выносливости

M1 и виброустойчивости XVR®.

Могут устанавливаться на заднем шасси автомобиля, а также выдерживать эксплуатацию в условиях бездорожья и идеально подходят в качестве резервного источника питания при регулярных остановках на ночлег.


YUASA YBX3000 SHD — усиленная версия для американской, европейской и российской коммерческой техники с традиционной системой зарядки и повышенным энергопотреблением, в том числе с дизельным двигателем.

Класс производительности — W3-C2-V3/V4-E2

YBX3000 SHD — это герметичные необслуживаемые аккумуляторы, обладающие высокой степенью выносливости E2 (до 150 циклов при 50% DOD). Могут использоваться в качестве резервного источника питания при не очень частых остановках на ночлег.

Американские модели обладают высокой степенью виброустойчивости V3. Европейские и российские модели имеют высшую степень виброустойчивости V4 и могут устанавливаться на заднем шасси автомобиля, а также выдерживать эксплуатацию в условиях бездорожья.


YUASA YBX1000 SHD — штатная версия для американской, европейской и российской коммерческой техники с традиционной системой зарядки.

Класс производительности — W2-C2-V2-E1

Малообслуживаемые аккумуляторы серии YBX1000 SHD имеют гибридную конструкцию электродов, обеспечивающую высокую устойчивость к глубоким разрядам. Разработанные для техники с базовым набором электрооборудования, батареи обладают высокой степенью вибростойкости V2 и выносливости E1 (более 80 циклов при 50% DOD). Наличие заливочных пробок позволяет легко провести обслуживание и восстановление аккумуляторов при возникновении нештатных ситуаций в процессе эксплуатации.


Аккумуляторы для водного транспорта и автодомов

Новая линейка получила название YBX Active  и может похвастать обновленным привлекательным дизайном этикеток с цветовым исполнением, соответствующим их применению. Зеленый — для выезда на природу, синий — для судоходной тематики. Во всех моделях указываются пусковые токи в судовых условиях. В резервных аккумуляторах также указаны номинальная мощность батарей в ватт-часах и количество циклов разряда-заряда для того, чтобы пользователям было проще выбрать подходящий аккумулятор в соответствии с их индивидуальными потребностями.

Ассортимент линейки расширился за счет введения новых высокопроизводительных типов, включая модели с технологией Enhanced Flooded (EFB) и Absorbed Glass Matt (AGM).

Все аккумуляторы YBX Active прошли строгие испытания в лабораториях сертифицированных Британским Национальным Советом Автодомов (NCC), поэтому пользователи могут быть уверены в их высоком качестве, производительности и надежности на протяжении всего срока службы. Они не требуют обслуживания и поставляются полностью заряженными и готовыми к установке.


YUASA YBX Active Leisure & Marine — резервные аккумуляторные батареи для автофургонов, домов на колесах и водного транспорта.

Условия эксплуатации резервных батарей характеризуются многократными глубокими разрядами малыми и средними токами с последующей подзарядкой от внешнего зарядного устройства. Аккумуляторы YBX Active Leisure & Marine созданы с использованием новейших технологий (AGM, EFB, MF), чтобы обеспечить оптимальную мощность и впечатляющие циклические характеристики.

Основные преимущества:

  • Оптимизированы для многократной зарядки и разрядки
  • Соответствуют уровню качества и спецификациям оригинального оборудования
  • Поставляются заряженными и готовыми к установке
  • Не требуют доливки воды в процессе эксплуатации
  • Обладают улучшенными параметрами безопасности (встроенный пламегаситель и центральный газоотвод)
  • Оснащаются удобной ручкой для переноски

Отличительные особенности:

Показатель / версия
AGM EFB MF
Класс мощности NCC A

(высокий, для частого использования без подзарядки или в тяговом режиме)

B

(средний, для редкого использования без подзарядки или в тяговом режиме)

C

(малый, для кратковременного использования без подзарядки)

Выносливость, циклы 400 200 80
Тип крышки VRLA (с клапанами) SMF (двойная) Kamina (пробки)

 


YUASA YBX Active Marine — аккумуляторные батареи двойного назначения стартерно-тяговые (с двойными клеммами) для яхт, лодок, прогулочных катеров и прочего водного транспорта.

Лодочные аккумуляторы YBX Active Marine разработаны для безотказной и безопасной работы в условиях повышенной вибрации при столкновении судна с волнами или транспортировке его на прицепе. Они обеспечивают надежную пусковую мощность и могут использоваться в качестве резервного источника питания для маломощных энергопотребителей (освещение, магнитола и т. п.).

Основные преимущества:

  • Обладают высокой вибростойкостью (технология Vibrolock®)
  • Соответствуют уровню качества и спецификациям оригинального оборудования
  • Поставляются заряженными и готовыми к установке
  • Не требуют доливки воды в процессе эксплуатации
  • Обладают улучшенными параметрами безопасности (встроенный пламегаситель и центральный газоотвод)
  • Оснащаются герметичной двойной крышкой и удобной ручкой для переноски

С полным модельным рядом и улучшенными техническими характеристиками аккумуляторов YUASA можно ознакомиться на сайте производителя — www.gs-yuasa.su.

Источник: Компания RULink

Метки:: Absorbed Glass Matt, AGM, ANTISTRESS, BaikalEco.Ride, BaikalEco.Ride 2020, Black SMF, BMW, BTCC, Cargo, Chevrolet, Chevrolet Captivas, COVID-19, CV, DIN, EFB, EFB Heavy Duty, EN50342-1/6, Enhanced Flooded Battery, Euro 5, Euro 6, GS Yuasa, Honda Civic, Hyundai, IEC 60095-6, Kia, NCC, OE, RULink Ltd., SAE, Silver High Performance SMF, start-stop, Super Heavy Duty, VAG, Vauxhall Antara, VDA, Vibrolock, Volvo, XVR, YBX, YBX Active, YBX1000, YBX3000, YBX5000, YBX7000, YBX9000, Yuasa, YUASA ACTIVE LEISURE & MARINE, YUASA ACTIVE MARINE, YUASA Cargo, Международная электротехническая комиссия, МЭК, Национальный совет автодомов, Немецкая Ассоциация Автопроизводителей, Общество автомобильных инженеров, Рулинк

Что такое графеновая батарея? | New-Science.ru

Технология аккумуляторов в наши дни значительно улучшилась. Но если есть одна вещь, которую люди никогда не смогут получить достаточно, так это обещание длительного срока службы аккумулятора. Разве не было бы здорово, если бы наши ноутбуки и смартфоны продержались целую неделю в интенсивном режиме с одной зарядкой? Или что, если бы электромобили могли быть полностью заряжены за несколько минут?

С графеновыми батареями это все возможно.

Графен в настоящее время является наиболее изученным материалом для хранения заряда. Результаты, полученные в различных лабораториях по всему миру, подтверждают его потенциал, чтобы произвести революцию в отрасли хранения энергии.

Обнаруженный в 2004 году, графен может представить много новых возможностей для устройств хранения энергии в следующем десятилетии, таких как полностью вращающиеся батареи, меньшие по размеру конденсаторы, устройства высокой емкости и быстрой зарядки, а также прозрачные батареи.

Давайте копнем глубже и узнаем больше об этой революционной технологии: чем она отличается от существующих литий-ионных аккумуляторов, каковы ее области применения и почему это так важно.

Что такое графеновая батарея?

Графен, состоящий из атомов углерода, образующих двумерную кристаллическую решётку, признан "чудо-материалом" благодаря своим уникальным свойствам. Это отличный проводник тепла и электричества, впечатляюще гибкий, почти прозрачный, в 100 раз прочнее стали той же толщины и чрезвычайно легкий.

А поскольку материал также экологичен и устойчив, он обладает неограниченными возможностями в широком спектре применений. Одним из таких многообещающих применений является батарея следующего поколения.

Графен может быть интегрирован в различные типы батарей: металл-воздушные, окислительно-восстановительные, литий-металлические, литий-серные и, что более важно, литий-ионные батареи. Он может быть химически обработан в различных вариантах, подходящих как для отрицательных, так и для положительных электродов.

Батареи, сделанные из графена, могут питать все, от карманных устройств до электромобилей. Они обладают большей мощностью и имеют более длительный срок службы, чем существующие коммерческие (литий-ионные) батареи.

Графен как аккумулятор может также использоваться в качестве суперконденсатора, который может заряжаться и разряжаться невероятно быстро. На самом деле, они могут помочь цивилизации наконец-то отойти от вредных ископаемых видов топлива.

Чем они отличаются от традиционных батарей?

Технология графеновых аккумуляторов аналогична литий-ионным аккумуляторам: у них есть два твердых электрода и раствор электролита, обеспечивающий поток ионов. Однако некоторые графеновые батареи содержат твердый электролит.

Основное различие заключается в составных частях одного или обоих электродов. В обычной батарее катод (положительный электрод) полностью изготовлен из твердотельных материалов. Однако в графеновой батарее катод состоит из гибридного компонента, который содержит графен и твердотельный металлический материал.

Количество графена, используемого в электроде, варьируется в зависимости от эффективности твердотельного материала и требований к характеристикам. Кроме того, графен, как анод, обеспечивает высокую емкость и превосходную производительность.

Текущие проблемы

В последние годы исследователи продемонстрировали различные батареи на основе графена, которые превосходят имеющиеся в продаже. Однако эта технология еще не вышла на рынок. Еще предстоит преодолеть два серьезных препятствия:

  1. Отсутствие эффективных процессов получения качественного графена в больших количествах.
  2. Себестоимость производства на данный момент непомерно высока.

Производство одного килограмма графена стоит десятки тысяч долларов: количество варьируется в зависимости от требований к качеству материалов. Поскольку активированный уголь, который в настоящее время используется в суперконденсаторах, доступен по низкой цене (15 долларов за кг), другим материалам очень трудно выйти на коммерческий рынок.

12 новых характеристик графеновых батарей

Вскоре из графена можно будет создать устройства хранения энергии нового поколения с необычными характеристиками, которые невозможны с помощью современных технологий.

1. суперконденсаторы с линейной фильтрацией переменного тока

Электрический двухслойный конденсатор на основе вертикально ориентированных листов графена мог заряжаться / разряжаться очень быстро (менее чем за миллисекунду). Десятки материалов были протестированы для фильтрации линии переменного тока, в том числе оксид графена, ковер графен-УНТ (углеродная нанотрубка) и квантовые точки графена.

Такие сверхбыстрые суперконденсаторы могут заменить большие электролитические конденсаторы, которые в настоящее время используются в электронике, делая электронные устройства легче и меньше.

2. Гибкие накопители энергии

Существующие батареи и суперконденсаторы являются жесткими: таким образом, их изгиб может привести к утечке электролита и повреждению элементов. Однако графен с его двумерной структурой толщиной в один атом может деформироваться в направлении, нормальном к его поверхности, не вызывая никаких повреждений.

Помимо присущей ему механической гибкости, феноменальные электрические характеристики и большая площадь поверхности делают графен перспективным материалом для гибких батарей.

3. Растягивающиеся батареи и суперконденсаторы

Растяжимые устройства накопления энергии могут быть созданы за счет использования структурной растяжимости электродов из микрочастиц из композита графена-УНТ / активного материала и физически сшитого гелевого электролита.

Пленка графен-УНТ / активный материал на растягиваемой подложке

Активные материалы, соединенные через спутанные углеродные нанотрубки и графеновые листы, обеспечивают механически устойчивый пористый сетевой каркас, а внутренний выступающий каркас в сотовой структуре позволяет осуществлять структурное растяжение при деформации.

4. Литий-ионные аккумуляторы с быстрой зарядкой

Поскольку графен обеспечивает более быстрый перенос ионов и электронов в электродах, литий-ионные батареи, оснащенные графеном, можно заряжать и разряжать гораздо быстрее.

Например, литий-ионный аккумулятор с наноразмерным катодом из LiFePO 4 и анодом из Li 4 Ti 5 O 12 на гибкой графеновой пене может быть полностью заряжен всего за 18 секунд. Чистый графен также можно использовать на аноде для увеличения емкости и сверхбыстрой скорости заряда/разряда.

5. Аккумуляторы для носимых устройств

Последние достижения в области коаксиальных электродов и электродов с сердечником и оболочкой сделали возможным объединение электродного материала и токосъемника в единую пряжу, которую можно ткать или связывать непосредственно в текстиль.

Графен может быть эффективно собран в многофункциональные микроволокна и вплетен в ткани. Микроволокна с графеновым сердечником и оболочкой уже использовались для демонстрации гибких и растяжимых суперконденсаторов (с высокой поверхностной емкостью), которые можно встраивать в текстиль с использованием традиционных методов ткачества.

6. Ультратонкие токоприемники для легких устройств

В существующих батареях используются токосъемники из металлической фольги (например, из меди, алюминия или никеля) толщиной 20-80 микрометров для облегчения потока электронов между электродами и внешними цепями. Поскольку эти металлы не накапливают заряд, они снижают общую плотность энергии батареи. Кроме того, они подвержены коррозии, что отрицательно сказывается на внутреннем сопротивлении элемента и сроке службы батареи.

С другой стороны, графен - лучший альтернативный токоприемник. Он имеет высокую электропроводность, низкую плотность и может стабильно работать в экстремальных условиях эксплуатации. Графен может быть легко преобразован в пленки с рябью и морщинами на его поверхности, что приводит к лучшему электрическому контакту с активными материалами (это дополнительно снижает сопротивление ячейки).

Графен легко трансформируется в пленки с волнами и складками на поверхности, что приводит к лучшему электрическому контакту с активными материалами (это еще больше снижает сопротивление ячейки).

7. Прозрачные батареи и суперконденсаторы

Благодаря своей высокой проводимости и приличной прозрачности (коэффициент пропускания до 97,7%) графен может сыграть значительную роль в повышении эффективности прозрачных батарей. Его можно использовать в качестве электродного материала не только для разработки прозрачных накопителей энергии, но и для умных окон, солнечных элементов и различного оптоэлектронного оборудования.

8. Батареи с увеличенным сроком службы

В современных литий-ионных батареях используются графитовые аноды. Его плотность энергии можно увеличить, заменив графит графеном.

Графеновые электроды в виде свернутой графеновой бумаги, пористых графеновых пленок и каркасов из сольватированного графена обладают в три раза большей емкостью, чем традиционные графитовые электроды, обещая более длительный диапазон для электромобилей и более длительное время работы для портативных устройств.

Емкость и плотность мощности могут быть дополнительно улучшены путем легирования графеновых анодов азотом и бором.

9. Оксид графена в качестве твердого электролита и сепаратора

Оксид графена - хороший электронный изолятор. Его можно использовать одновременно как надежный твердый электролит и как разделитель электродов. Некоторые исследования показывают, что пленка оксида графена, действующая как твердый электролит, обладает высокой емкостью, но с незаметной ионной диффузией, как в диэлектрических конденсаторах.

Эти наблюдения могут помочь исследователям разработать сверхбыстрые, легкие, энергоемкие конденсаторы, которые не страдают от диффузии ионов, что часто является причиной опасности утечки электролита.

10. Суперконденсаторы с удельной энергией батарей

Суперконденсаторы, изготовленные из [пористой и плотной] графеновой пены, как правило, имеют сверхвысокую плотность энергии, сравнимую со свинцово-кислотными батареями. Эти графеновые пены создаются путем созданием крошечных отверстий в базальных плоскостях графена и последующего их сжатия с помощью современного гидравлического оборудования.

Основное преимущество графеновых суперконденсаторов по сравнению с традиционными заключается в том, что они работают с водными электролитами и могут изготавливаться без сложной сборки в "сухом помещении".

11. Полупроницаемые мембраны из оксида графена

Оксидные мембраны графена обладают различными уникальными барьерными свойствами. В сухом состоянии эти мембраны непроницаемы для всего, за исключением водяного пара. В воде они ведут себя как молекулярные сита, блокируя крупные ионы и облегчая перенос более мелких.

Эти особенности могут привести к разработке ионоселективных мембран нового поколения для суперконденсаторов, батарей и топливных элементов.

12. Электроды без связующих и добавок

Связующее и добавки вместе составляют до 40% массы электрода. Он известен как "мертвая масса", потому что он не накапливает заряд и, таким образом, снижает общую плотность энергии.

Но поскольку графен может быть собран в автономные 2D- и 3D-структуры с высокой электропроводностью, можно напрямую включать графен в электроды без добавления каких-либо связующих и проводящих агентов.

Последние исследования

В последнее десятилетие ученые сосредоточились на улучшении комплексных электрохимических характеристик и надежности существующих батарей. Они разработали и протестировали множество различных вариантов батарей, оснащенных графеновыми композитными материалами.

Литий-ионный аккумулятор на основе оптимизированных нанокомпозитов графен/кремний

Исследователи изготовили оптимизированный восстановленный графеноксидный/кремниевый композит, используя простой шаблонный метод самосборки. Графен равномерно поддерживает наночастицы кремния, образуя трехмерную сеть (за счет усиленного межмолекулярного взаимодействия и увеличенной удельной поверхности).

Синтетическая стратегия оптимизированного композита RGO / Si

Его можно использовать в качестве стабильного межфазного слоя из твердого электролита, который увеличивает как электрическую проводимость, так и структурную стабильность.

Графеновые многослойные пленки для емкостного накопления энергии

В 2020 году группа исследователей разработала автономный пленочный электрод из слоистого графена с высокоэффективным использованием пор. Настроить пористость легко, отрегулировав расстояние между слоями пленки. Поскольку поры используются оптимально, объемная емкость максимальна.

Гибкий графеновый суперконденсатор может хранить в 10 раз больше энергии, чем обычные

Этот тип суперконденсаторов может сохранять 97,8% своей энергоемкости после 5000 циклов. Они также очень гибкие: при изгибе на 180 градусов они работают почти так же, как и в горизонтальном положении.

Рынок

Исследования графена продолжат расширяться в течение следующего десятилетия, обещая сделать жизнь людей лучше. В 2019 году мировой рынок графеновых батарей оценивался в 49 миллионов долларов, и, по прогнозам, к 2027 году он достигнет примерно 399 миллионов долларов, что означает CAGR (совокупный годовой темп роста) более 31% в течение прогнозируемого периода.

Рост рынка обусловлен использованием графеновых батарей в электромобилях, портативных электронных устройствах и резким увеличением использования нетрадиционных источников энергии. Ожидается, что автомобильный сегмент будет иметь самые высокие темпы роста из-за растущего спроса на электромобили из-за экологических проблем.

Согласно прогнозам, на Азиатско-Тихоокеанский регион будет приходиться самая большая доля индустрии графеновых батарей. Ключевыми странами, способствующими увеличению спроса, являются Китай, Япония и Южная Корея. Европа, вероятно, будет занимать вторую по величине долю на мировом рынке графеновых батарей.

Эпоха новых аккумуляторов — Будущее на vc.ru

Конспект статьи журнала Wired о том, почему учёные во всём мире ищут замену литий-ионному аккумулятору и какие альтернативы есть сегодня.

{"id":44033,"url":"https:\/\/vc.ru\/future\/44033-epoha-novyh-akkumulyatorov","title":"\u042d\u043f\u043e\u0445\u0430 \u043d\u043e\u0432\u044b\u0445 \u0430\u043a\u043a\u0443\u043c\u0443\u043b\u044f\u0442\u043e\u0440\u043e\u0432","services":{"facebook":{"url":"https:\/\/www.facebook.com\/sharer\/sharer.php?u=https:\/\/vc.ru\/future\/44033-epoha-novyh-akkumulyatorov","short_name":"FB","title":"Facebook","width":600,"height":450},"vkontakte":{"url":"https:\/\/vk.com\/share.php?url=https:\/\/vc.ru\/future\/44033-epoha-novyh-akkumulyatorov&title=\u042d\u043f\u043e\u0445\u0430 \u043d\u043e\u0432\u044b\u0445 \u0430\u043a\u043a\u0443\u043c\u0443\u043b\u044f\u0442\u043e\u0440\u043e\u0432","short_name":"VK","title":"\u0412\u041a\u043e\u043d\u0442\u0430\u043a\u0442\u0435","width":600,"height":450},"twitter":{"url":"https:\/\/twitter.com\/intent\/tweet?url=https:\/\/vc.ru\/future\/44033-epoha-novyh-akkumulyatorov&text=\u042d\u043f\u043e\u0445\u0430 \u043d\u043e\u0432\u044b\u0445 \u0430\u043a\u043a\u0443\u043c\u0443\u043b\u044f\u0442\u043e\u0440\u043e\u0432","short_name":"TW","title":"Twitter","width":600,"height":450},"telegram":{"url":"tg:\/\/msg_url?url=https:\/\/vc.ru\/future\/44033-epoha-novyh-akkumulyatorov&text=\u042d\u043f\u043e\u0445\u0430 \u043d\u043e\u0432\u044b\u0445 \u0430\u043a\u043a\u0443\u043c\u0443\u043b\u044f\u0442\u043e\u0440\u043e\u0432","short_name":"TG","title":"Telegram","width":600,"height":450},"odnoklassniki":{"url":"http:\/\/connect.ok.ru\/dk?st.cmd=WidgetSharePreview&service=odnoklassniki&st.shareUrl=https:\/\/vc.ru\/future\/44033-epoha-novyh-akkumulyatorov","short_name":"OK","title":"\u041e\u0434\u043d\u043e\u043a\u043b\u0430\u0441\u0441\u043d\u0438\u043a\u0438","width":600,"height":450},"email":{"url":"mailto:?subject=\u042d\u043f\u043e\u0445\u0430 \u043d\u043e\u0432\u044b\u0445 \u0430\u043a\u043a\u0443\u043c\u0443\u043b\u044f\u0442\u043e\u0440\u043e\u0432&body=https:\/\/vc.ru\/future\/44033-epoha-novyh-akkumulyatorov","short_name":"Email","title":"\u041e\u0442\u043f\u0440\u0430\u0432\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430 \u043f\u043e\u0447\u0442\u0443","width":600,"height":450}},"isFavorited":false}

Деньги в мандаринах

54 161 просмотров

Современный смартфон — бомба замедленного действия, пишет Wired. Литий, который содержится в аккумуляторе, настолько взрывоопасен, что может воспламениться при контакте с водой. Лёгкий и энергоёмкий, он подходит для портативной электроники, но не справляется с большой нагрузкой.

В течение последних пятидесяти лет производители аккумуляторов и учёные со всего мира вынуждены искать баланс между мощностью аккумулятора и безопасностью его использования: при превышении допустимой нагрузки литий может взорваться.

Ожидается, что объём рынка внешних аккумуляторов достигнет $25 млрд к 2022 году. Тем не менее, большинство потребителей считают, что время работы внутреннего аккумулятора — одна из главных характеристик смартфона.

Десятки компаний пытаются создать новый тип аккумулятора: улучшить его энергоёмкость, срок службы. Сделать так, чтобы он заряжался в течение нескольких секунд и ему хватало заряда на целый день.

Как работает аккумулятор

В основе работы аккумулятора лежит химическая реакция. Его главные компоненты — отрицательно заряженный анод и положительно заряженный катод, разделённые электролитом.

Когда аккумулятор подключен к цепи, происходит окислительно-восстановительная реакция. Атомы металла теряют электроны и становятся положительно заряженными ионами, которые притягиваются к катоду.

Электроны, являясь отрицательно заряженными частицами, тоже притягиваются к катоду. В отличие от атомов металла, электроны притягиваются к катоду не через электролит, а по внешнему участку замкнутой электрической цепи.

Когда атомы металла больше не могут отдавать электроны, аккумулятор разряжается. Однако его можно снова использовать после подзарядки: электрический ток перемещает ионы и электроны обратно к катоду.

Электроды из чистого метала не выдерживают постоянного перемещения атомов и электронов, поэтому аккумуляторы делаются из различных смесей.

Создание литий-ионного аккумулятора

В 1977 году британский учёный Стэн Уиттингэм создал анод из алюминия и лития. При зарядке батареи ионы лития занимали пустые места между атомами алюминия. Уиттингэм создал первый в мире заряжаемый аккумулятор, однако при повышении напряжения он воспламенялся.

В 1980 году Джон Гуденаф, специалист по оксидам металла, вместо алюминия и лития использовал оксид лития-кобальта, который позволял «вытягивать» в два раза больше атомов лития.

В 1991 году компания Sony начала использовать катод Гуденафа и углеродный анод для аккумуляторов в видеокамере CCD-TR1. Это был первый потребительский товар с заряжаемым литий-ионным аккумулятором.

В течение 2000-2010 годов производители постоянно улучшали энергоёмкость аккумуляторов, но начиная с 2007 года даже минимальное увеличение энергоёмкости давалось всё сложнее.

Несмотря на тысячи опубликованных исследований, миллиарды потраченных долларов и десятки стартапов технология работы аккумулятора не сильно изменилась с 1991 года. Аккумулятор IPhone X по составу практически идентичен аккумулятору видеокамеры Sony.

Альтернативы литий-ионному аккумулятору

На основе кремния

В 2011 году бывший сотрудник Tesla Джин Бердичевский вместе с Алексом Джейкобсом и Глебом Юшиным основал компанию Sila Nanotechnologies. Они решили использовать кремний как наиболее перспективный материал для производства аккумуляторов: атом кремния способен захватывать до четырёх ионов лития.

Эксперименты с кремнием проводились до 2011 года, однако безуспешно. При зарядке анод поглощает ионы лития и увеличивается в объёме, а при разрядке возвращается к прежнему размеру.

Расширение и сжатие анода — одна из причин, почему аккумулятор смартфонов теряет ёмкость со временем. Графитовый анод может служить около двух лет (1000 циклов разрядки), однако кремния хватает на пару циклов.

Компании Sila потребовалось пять лет, чтобы создать материал, позволяющий кремнию расширяться без изменения внешней структуры анода. По словам Бердичевского, материал будет доступен для производства в 2019 году и сможет повысить уровень безопасности использования аккумуляторов и увеличить энергоёмкость на 20% (а в будущем, возможно, до 40%).

Энергоёмкость современных аккумуляторов постоянно увеличивается, но вместе с ней увеличиваются и риски, потому

Аккумулятор народного потребления — журнал За рулем

В старые советские времена многие крупные «закрытые» заводы выпускали так называемые товары народного потребления.

И покупатель порой не догадывался, что его кофемолка — побочный продукт производства ракетной техники, а алюминиевая лодка — ближайший родственник стратегического бомбардировщика. Вполне достойные товары выпускала советская «оборонка» — технологии нужные были, сотрудники квалифицированные, контроль качества серьезный... Мы нашли такой товар сейчас, в наше время. Причем в сегменте, который казалось бы перенасыщен отечественными и импортными брендами — на рынке автомобильных аккумуляторных батарей.

Если попросить опытного автомобилиста назвать несколько марок популярных аккумуляторных батарей, среди них вряд ли будет марка WPR. Ее производитель — Курский аккумуляторный завод (группа компания «КАЗ») — одно из крупнейших и старейших предприятий отрасли. Его продукция — промышленные и специальные батареи — хорошо известна в профессиональных кругах. Да и по выпуску автомобильных аккумуляторов ГК «КАЗ» один из лидеров. Только делали и делают их, в основном, по заказу сторонних организаций. Например, популярные аккумуляторы Forse производят именно здесь, в Курске.

Теперь аккумуляторный гигант выводит на рынок автомобильные батареи под собственной маркой — WPR. Давайте знакомиться?

Что такое WPR?

В производственной программе — две линейки батарей: WPR и WPR EFB. Первые относятся к классу современных «малообслуживаемых» батарей, именуемых в народе кальциевыми. Такие отличаются низким саморазрядом, не имеют склонности к быстрому разложению воды на газы, а значит не требуют частого контроля уровня электролита. Отдельно стоит отметить ряд технических особенностей курских батарей. Электроды (в народе — «пластины») аккумуляторов WPR выполнены по просечно-растяжной технологии. Такие электроды тоньше, а количество их в батарее увеличено. В составе решетки, кроме кальция, присутствует олово. Оно повышает коррозионную стойкость электродов, а значит и долговечность батарей. Специальная добавка в электролит позволяет аккумулятору легче переносить глубокий разряд, улучшает пусковые свойства в холодное время года. В отрицательных электродах используется уникальная углеродная композиция. Ее применение повышает скорость приема батареей заряда и улучшает работу при низких температурах.

Корпус батарей WPR выполнен из ударопрочного кислотостойкого полимера и сохраняет свои свойства даже в лютые морозы — до —50 градусов. А настоящие «северные» аккумуляторы в Курске делать умеют. Почему — расскажем ниже.

Как видим, даже «простая» кальциевая батарея WPR не так проста. А ведь есть еще и продвинутые аккумуляторы WPR EFB.

Вообще-то, технология EFB (улучшенная залитая батарея) была придумана для автомобилей, оснащенных системой «стоп-старт». С режимом, когда приходится часто крутить стартер, а при остановках двигатель не работает и заряда не происходит, обычные батареи не справлялись. Мощные AGM аккумуляторы оказались очень дороги. Вот инженеры и усовершенствовали обычную «мокрую» батарею. Основное усовершенствование заключается в особой конструкции электродов (они здесь более толстые и содержат в активной массе специальные добавки) и использование синтетического армирующего материала на поверхности электродов для предотвращения оплывания активной массы.

EFB — батареи отличаются повышенной стойкостью к глубоким разрядам, высокими пусковыми характеристиками, очень быстрым приемом заряда, и... разумной ценой. Такое сочетание показателей сделало их популярными и среди владельцев обычных автомобилей, мотор которых не глохнет на каждом светофоре. А уж для использования в холодном климате, для  городских поездок с долгими простоями в пробках, для машин, оборудованных мощными дополнительными потребителями электроэнергии, — EFB батареи просто незаменимы.

Аккумуляторы WPR EFB обладают всеми преимуществами этого типа батарей.

«Неизвестный» завод

Курский аккумуляторный завод первую продукцию выпустил в далеком 1944 году. До начала 2000-х гг его аккумуляторные батареи использовались в советской (а позднее — российской) космических программах. Сегодня это крупнейшее предприятие полного цикла по производству АКБ. Здесь производят сплавы для решеток и пайки электродных пластин, занимаются вторичной переработкой старых батарей, отливают полипропиленовые корпуса. Завод оснащен по последнему слову техники, в производстве широко используется технологическое оборудование ведущих мировых производителей.

Последняя технологическая новинка и предмет гордости заводчан — участок формирования батарей с циркуляцией электролита. При зарядке высоким током электролит циркулирует внутри батареи и охлаждается в специальных внешних емкостях. В отличие от старой технологии, когда заряжаемые батареи охлаждались в специальных ваннах, здесь зарядка идет вдвое быстрее, нет риска перегрева батарей, практически нет выбросов электролита в виде аэрозоля. Это выгодно производителю, экологично и... полезно для потребителей. Заряд высоким током улучшает электрические характеристики АКБ, а отсутствие кислотного аэрозоля исключает возможность окисления внешних частей батареи.

Кроме стартерных свинцово-кислотных АКБ завод производит и промышленные, емкостью до 2600 А.ч, никель-кадмиевые и никель-железные щелочные батареи. Кстати, по производству щелочных батарей предприятие №1 в России.

Продукция КАЗа хорошо известна железнодорожникам и работникам метрополитенов, шахтерам и энергетикам. Аккумуляторы курского завода поставляются на конвейеры производителей легковых и грузовых автомобилей и... армию. КАЗ — поставщик Министерства обороны. Тут производятся батареи для колесной, гусеничной, специальной и бронированной военной техники. В том числе и для использования в арктической зоне (вот откуда морозостойкие корпуса «гражданских» батарей). Военный заказ — это жесткие технические требования. Это специальные технологии: двойные армированные корпуса батарей, система подогрева электролита. Это военная приемка, а значит строжайший контроль качества продукции.

А для всех желающих на заводе выпускают стартерные автомобильные батареи — этакий «товар народного потребления». Причем выпускают их много — Группа компаний «КАЗ» занимает второе место в стране по производству таких аккумуляторов. Но, в основном, под чужими торговыми марками. И вот, наконец, стартовал собственный бренд — батареи WPR и WPR EFB. Опыта сотрудникам КАЗа не занимать, производственных мощностей достаточно, оборудование — самое современное, товар предлагается достойный. Остался последний и очень важный шаг — завоевать доверие потребителей, стать производителем, известным не в узких, а в широких кругах. Пожелаем Курскому заводу его батареям WPR и WPR EFB успехов в нелегких битвах за рынок.

Технологиями по заблуждениям

В беседе со специалистами Курского аккумуляторного завода неожиданно всплыла тема, старая, как черный обслуживаемый аккумулятор. Мол пластины в современных батареях тонкие, свинца мало, работать такая АКБ не будет — умрет в первую зиму. И вообще: хороший аккумулятор — тяжелый аккумулятор! Да, заблуждения вещь живучая...

Ну что тут сказать — времена меняются, а с ними меняются и технологии. Поверхность современных «тонких» электродов зачастую больше, чем у их «тяжелых» предков. Существующие технологии производства позволяют изготавливать такие электроды с высокой точностью, прочностью и коррозионной стойкостью. Применение специальных добавок в активной массе и сплавах решеток увеличивает срок службы электродов, повышает их коррозионную стойкость и активность. По удельному показателю емкость/масса сегодняшние батареи заметно эффективней аккумуляторов прошлых поколений. То есть, сейчас все АКБ — «легкие». А электрические характеристики батареи и ее долговечность зависят в первую очередь от применяемых материалов и технологий. И от качества изготовления, конечно. Так что весы, отправляясь за новым аккумулятором, можно с собой не брать.

IBM создала емкий, безопасный и дешевый аккумулятор со сверхбыстрой зарядкой

, Текст: Дмитрий Степанов

Исследовательское подразделение IBM разработало аккумулятор нового типа. Он дешевле существующих литий-ионных аналогов, менее огнеопасны и заряжаются до 80% за пять минут, а компоненты для их производства можно получить из самой обычной морской воды.

Аккумуляторы без тяжелых металлов

Специалисты IBM Research разработали аккумулятор из новых материалов, который по ряду характеристик значительно превосходит широко распространенные сегодня литий-ионные батареи. Об этом говорится в сообщении, размещенном в блоге исследовательского подразделения компании (IBM Research) на ее официальном сайте.

В сегодняшних аккумуляторах, которые используются в ряде устройств: от фитнес-браслетов и смартфонов до электромобилей, часто применяются тяжелые металлы, в частности кобальт и никель. Например, в литий-ионных аккумуляторах катод (отрицательный электрод) может выполняться из кобальтата лития или никелата лития. Сами по себе эти металлы могут представлять угрозу как здоровью человека, так и окружающей среде. Кроме того, их запасы ограничены, а при добыче кобальта, по данным Financial Times, используются детский труд.

Новая технология IBM предполагает создание аккумулятора на базе трех новых материалов, среди которых тяжелых металлов нет. Химический состав материалов, из которых выполнены анод, катод и жидкий электролит, исследователи не раскрывают, однако уверяют, что необходимые материалы могут быть получены из обыкновенной морской воды и то, что они значительно дешевле используемых в современных литий-ионных батареях.

Преимущества новой технологии

По словам специалистов IBM Research их разработка превосходит литий-ионную технологию по многим важным параметров. Так, если верить ученым, их аккумулятор сможет заряжаться до уровня 80% за пять минут, при этом вероятность воспламенения такого устройства значительно ниже по сравнению с литий-ионными аналогами. У последних меньшая температура возгорания.

Исследователь, работающий с системой дифференциальной электрохимической масс-спектроскопии в IBM Research, которая измеряет количество газа, выделившегося из элемента батареи во время зарядки/разрядки

Энергетическая плотность новинки сопоставима с передовыми образцами литий-ионных аккумуляторов (более 800 Вт*ч/л), а ее энергоэффективность превышает 90%.

Кроме того, исследователи утверждают, что проведенные ими тесты показали возможность применения этой технологии при изготовлении аккумуляторов с весьма продолжительным сроком службы, однако не приводят каких-либо конкретных данных на этот счет.

Сферы применения аккумуляторов IBM

Исследователи полагают, что продукция на основе разработанной ими технологии может найти применение в энергетике, автомобиле- и авиастроении.

Несмотря на то, что исследования находятся на ранней стадии, IBM Research заключила контракты на совместную разработку нового поколения аккумуляторов и инфраструктуры для их совершенствования и производства с Mercedes-Benz Research, Central Glass (производитель электролитов) и Sidus (производитель аккумуляторных батарей).

Не без помощи искусственного интеллекта

IBM Research также сообщает, что в своей работе команда использует технологию искусственного интеллекта (ИИ), называемую семантическим обогащением. Она применяется для дальнейшего улучшения характеристик батареи путем выявления наиболее подходящих и безопасных материалов.

Альтернативные разработки

Существуют и другие технологии, способные заменить собой литиевые аккумуляторы и положить конец их далеко не самым экологичным и этичным производству и утилизации.

В декабре 2018 г. CNews писал о том, что ученые Иллинойского университета в Чикаго разработали новую технологию производства аккумуляторных батарей для мобильных устройств, в основе которой лежит принцип использования неупорядоченных частиц оксида магния и непосредственно магниевого анода.

Еще одна группа американских ученых, на этот раз из Калифорнийского технологического университета, создала аккумулятор на основе фторидов – химических соединений фтора с другими элементами таблицы Менделеева. Подобные АКБ в теории характеризуются способностью держать заряд до восьми раз дольше в сравнении с литий-ионными и литий-полимерными. Опять же, они намного безопаснее оных ввиду неподверженности влиянию повышенной температуры окружающей среды или нагреву во время подзарядки.

В ноябре 2018 г. стало известно, что в Китае стартовало производство аккумуляторов с твердым электролитом, которые в обозримом будущем могут стать частью мобильной техники и транспортных средств. Предполагалось, что они придут на смену литий-ионным батареям за счет большей компактности и безопасности.



Российские химики создали новую конструкцию батареи будущего

https://ria.ru/20200817/1575882865.html

Российские химики создали новую конструкцию батареи будущего

Российские химики создали новую конструкцию батареи будущего

Российские химики предложили новую конструкцию проточных редокс-батарей — накопителей электричества, которые планируют применять для долгосрочного хранения... РИА Новости, 17.08.2020

2020-08-17T12:05

2020-08-17T12:05

2020-08-17T12:41

наука

химия

открытия - риа наука

российская академия наук

энергетика

/html/head/meta[@name='og:title']/@content

/html/head/meta[@name='og:description']/@content

https://cdn25.img.ria.ru/images/07e4/08/11/1575880930_0:319:3035:2026_1920x0_80_0_0_c9308f0d0c1921af70a5f068520bf44b.jpg

МОСКВА, 17 авг — РИА Новости. Российские химики предложили новую конструкцию проточных редокс-батарей — накопителей электричества, которые планируют применять для долгосрочного хранения больших объемов энергии в узлах умных энергосетей. Описание разработки приведено в журнале ChemPlusChem.Проточные батареи называют аккумуляторами будущего. В гальванических элементах этого типа электричество запасается в виде химической энергии растворов-электролитов. В 2020 году в Китае планируют запустить самый большой в мире комплекс аккумуляторных батарей емкостью 800 мегаватт-час. Примерно столько энергии за год потребляет дом на 200 квартир. Состоять этот комплекс будет не из привычных литий-ионных или свинцово-кислотных аккумуляторов, а из проточных редокс-батарей.Основные элементы этих батарей — две емкости, в которых хранятся электролиты, и мембранно-электродный блок (МЭБ) — в него растворы подаются насосами и там вступают в электрохимические реакции, обеспечивающие зарядку и разрядку аккумулятора.За счет такой конструкции редокс-батареи в отличии от других накопителей энергии допускают независимое изменение мощности и емкости. Кроме того, они почти не разряжаются в режиме долгого простоя, а их электролиты не деградируют даже после десятков тысяч циклов работы.Поэтому эти накопители считают очень перспективными для хранения большого количества электроэнергии в узлах распределенных электросетей. Например, они могут аккумулировать избытки электричества, произведенного солнечными батареями в светлое время суток, чтобы отдавать их ночью или в пасмурную погоду.Российские ученые из РХТУ им. Д.И. Менделеева, ИПХФ РАН, ИФХЭ РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова предложили новую, более простую и дешевую, и при этом не менее эффективную конструкцию проточных батарей. "Проточные батареи, с одной стороны, уже активно внедряют в энергосети Китая, Германии и других стран, а с другой стороны, их продолжают разрабатывать и дорабатывать в лабораториях", — приводятся в пресс-релизе РХТУ слова одного из авторов работы, сотрудника ЦК НТИ ИПХФ РАН Дмитрия Конева. — Мы предложили совершенно новую конструкцию ячейки МЭБ, которая облегчит труд исследователя и сильно снизит порог входа новых научных групп в эту область. В перспективе это позволит добиться существенного прогресса и выведет распределенную энергетику из кулуарных решений на самый высокий уровень коммерциализации, в том числе и в России". Важная часть МЭБ — это пластины проточных полей, то есть слои сэндвича, по которым электролиты поступают к электродам, где окисляются или восстанавливаются. От того насколько хорошо организованы проточные поля, сильно зависят характеристики батареи: ее мощность и КПД. Поэтому исследователи часто подбирают разные типы полей, чтобы оптимизировать работу батарей, но это очень трудоемкая задача: проточные поля фрезеруют в твердых графитовых пластинках, что занимает много времени. Российские исследователи предложили другой подход. "Мы формируем проточные поля с помощью нескольких тонких слоев углеродных материалов: в них лазером вырезаются нужные рисунки, а потом эти слои накладываются друг на друга, чтобы получилась требуемое поле — общую объемную картину, — рассказывает первый автор работы, сотрудник РХТУ Роман Пичугов. — Так процедура создания проточного поля занимает считанные минуты. Плюс используются более дешевые материалы, а в результате у исследователей получается даже больший простор для вариации и подбора проточных полей".Проточные батареи могут работать с разными электролитами. Самые распространенные — ванадиевые электролиты, то есть растворы солей ванадия. Именно на них испытали свою конструкцию ячейки российские ученые. Они перебирали различные типы проточных полей, а также варьировали скорость подачи электролита и получили результаты, которые по качеству не уступают лучшими мировыми аналогам, а по ряду параметров, например, мощности, даже превосходят их.Сейчас ученые ведут разработку промышленного прототипа ванадиевой проточной батареи на основе предложенной идеи.

https://ria.ru/20200810/1575486348.html

https://ria.ru/20200804/1575334175.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn24.img.ria.ru/images/07e4/08/11/1575880930_0:380:2224:2048_1920x0_80_0_0_8bf00ba52e7d8697ac00d719ab49e224.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

химия, открытия - риа наука, российская академия наук, энергетика

МОСКВА, 17 авг — РИА Новости. Российские химики предложили новую конструкцию проточных редокс-батарей — накопителей электричества, которые планируют применять для долгосрочного хранения больших объемов энергии в узлах умных энергосетей. Описание разработки приведено в журнале ChemPlusChem.

Проточные батареи называют аккумуляторами будущего. В гальванических элементах этого типа электричество запасается в виде химической энергии растворов-электролитов.

В 2020 году в Китае планируют запустить самый большой в мире комплекс аккумуляторных батарей емкостью 800 мегаватт-час. Примерно столько энергии за год потребляет дом на 200 квартир. Состоять этот комплекс будет не из привычных литий-ионных или свинцово-кислотных аккумуляторов, а из проточных редокс-батарей.

Основные элементы этих батарей — две емкости, в которых хранятся электролиты, и мембранно-электродный блок (МЭБ) — в него растворы подаются насосами и там вступают в электрохимические реакции, обеспечивающие зарядку и разрядку аккумулятора.

За счет такой конструкции редокс-батареи в отличии от других накопителей энергии допускают независимое изменение мощности и емкости. Кроме того, они почти не разряжаются в режиме долгого простоя, а их электролиты не деградируют даже после десятков тысяч циклов работы.

Поэтому эти накопители считают очень перспективными для хранения большого количества электроэнергии в узлах распределенных электросетей. Например, они могут аккумулировать избытки электричества, произведенного солнечными батареями в светлое время суток, чтобы отдавать их ночью или в пасмурную погоду.

10 августа, 03:00НаукаРоссийские ученые создали "пожирателя" нефтепродуктов в сточных водахРоссийские ученые из РХТУ им. Д.И. Менделеева, ИПХФ РАН, ИФХЭ РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова предложили новую, более простую и дешевую, и при этом не менее эффективную конструкцию проточных батарей. "Проточные батареи, с одной стороны, уже активно внедряют в энергосети Китая, Германии и других стран, а с другой стороны, их продолжают разрабатывать и дорабатывать в лабораториях", — приводятся в пресс-релизе РХТУ слова одного из авторов работы, сотрудника ЦК НТИ ИПХФ РАН Дмитрия Конева. — Мы предложили совершенно новую конструкцию ячейки МЭБ, которая облегчит труд исследователя и сильно снизит порог входа новых научных групп в эту область. В перспективе это позволит добиться существенного прогресса и выведет распределенную энергетику из кулуарных решений на самый высокий уровень коммерциализации, в том числе и в России".

Важная часть МЭБ — это пластины проточных полей, то есть слои сэндвича, по которым электролиты поступают к электродам, где окисляются или восстанавливаются. От того насколько хорошо организованы проточные поля, сильно зависят характеристики батареи: ее мощность и КПД. Поэтому исследователи часто подбирают разные типы полей, чтобы оптимизировать работу батарей, но это очень трудоемкая задача: проточные поля фрезеруют в твердых графитовых пластинках, что занимает много времени. Российские исследователи предложили другой подход.

"Мы формируем проточные поля с помощью нескольких тонких слоев углеродных материалов: в них лазером вырезаются нужные рисунки, а потом эти слои накладываются друг на друга, чтобы получилась требуемое поле — общую объемную картину, — рассказывает первый автор работы, сотрудник РХТУ Роман Пичугов. — Так процедура создания проточного поля занимает считанные минуты. Плюс используются более дешевые материалы, а в результате у исследователей получается даже больший простор для вариации и подбора проточных полей".

Проточные батареи могут работать с разными электролитами. Самые распространенные — ванадиевые электролиты, то есть растворы солей ванадия. Именно на них испытали свою конструкцию ячейки российские ученые. Они перебирали различные типы проточных полей, а также варьировали скорость подачи электролита и получили результаты, которые по качеству не уступают лучшими мировыми аналогам, а по ряду параметров, например, мощности, даже превосходят их.

Сейчас ученые ведут разработку промышленного прототипа ванадиевой проточной батареи на основе предложенной идеи.

4 августа, 09:04НаукаРоссийские ученые смоделировали материал для хранилищ водорода

Новый материал для батареи будущего - ScienceDaily

Исследователи обнаружили новый высокоэффективный и безопасный материал батареи (LTPS), способный ускорить зарядку и разрядку до невиданного до сих пор уровня. На практике, если первые испытания подтвердятся, этот новый материал может быть использован в аккумуляторах будущего с улучшенным хранением энергии, более быстрой зарядкой и разрядкой и более высокой безопасностью, ориентированной на множество применений, от смартфонов до электрических велосипедов и автомобилей.

Возобновляемые источники энергии, такие как ветер или фотоэлектрические, работают с перебоями.Пики производства не обязательно следуют за пиками спроса. Поэтому сохранение зеленой энергии имеет важное значение для отказа от ископаемого топлива. Энергия, вырабатываемая фотоэлементами, накапливается в течение дня и с помощью энергии ветра, когда дует ветер, для использования позже, когда это необходимо.

Что у нас теперь?

Литий-ионная технология в настоящее время является наиболее эффективной технологией хранения энергии на основе аккумуляторов. Литий-ионные аккумуляторы используются в небольшой электронике (смартфоны, ноутбуки) и являются лучшим вариантом для электромобилей.Их недостаток? Литий-ионные аккумуляторы могут загореться, например, из-за производственных проблем. Частично это связано с наличием жидких органических электролитов в современных батареях. Эти органические электролиты необходимы для аккумулятора, но они легко воспламеняются.

Решение? Переход с жидкого горючего электролита на твердый (т. Е. Переход на "полностью твердотельные" батареи). Это очень сложный шаг, поскольку ионы лития в твердых телах менее подвижны, чем в жидкостях. Эта низкая мобильность ограничивает характеристики аккумулятора с точки зрения скорости заряда и разряда.

Открытие, сделанное UCLouvain

Ученые искали материалы, которые могли бы сделать эти будущие полностью твердотельные батареи. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе недавно обнаружили такой материал. Его имя? LiTi2 (PS4) 3 или LTPS. Исследователи наблюдали в LTPS самый высокий коэффициент диффузии лития (прямая мера подвижности лития), когда-либо измеренный в твердом теле. LTPS показывает коэффициент диффузии намного выше, чем у известных материалов. Результаты опубликованы в научном журнале Chem от Cell Press.

Открытие? Эта подвижность лития напрямую связана с уникальной кристаллической структурой (то есть расположением атомов) LTPS. Понимание этого механизма открывает новые перспективы в области литий-ионных проводников и, помимо LTPS, открывает путь к поиску новых материалов с аналогичными механизмами диффузии.

Что дальше? Исследователи нуждаются в дальнейшем изучении и улучшении материала, чтобы обеспечить его коммерциализацию в будущем. Это открытие, тем не менее, является важным шагом в понимании материалов с чрезвычайно высокой подвижностью литий-ионов, которые в конечном итоге необходимы для разработки «полностью твердотельных» батарей будущего.Эти материалы, включая LTPS, могут в конечном итоге использоваться во многих технологиях, которые мы используем в нашей повседневной жизни, от автомобилей до смартфонов.

Это исследование было проведено в сотрудничестве с Toyota, которая поддержала исследование с научной и финансовой точек зрения. Был подан патент, в котором исследователи UCLouvain указаны как изобретатели.

История Источник:

Материалы предоставлены Католическим университетом Лувена . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Заряд в секундах, в последние месяцы

(Pocket-lint). Хотя смартфоны, умные дома и даже умные носимые устройства становятся все более совершенными, их мощность все еще ограничена. Аккумулятор не совершенствовался десятилетиями. Но мы находимся на пороге революции власти.

Крупные технологические и автомобильные компании слишком хорошо осведомлены об ограничениях литий-ионных аккумуляторов.В то время как чипы и операционные системы становятся более эффективными для экономии энергии, мы все еще рассматриваем только один или два дня использования смартфона, прежде чем потребуется подзарядка.

Хотя может пройти некоторое время, прежде чем мы сможем прожить неделю жизни наших телефонов, разработка идет хорошо. Мы собрали все лучшие открытия в области аккумуляторов, которые могут быть с нами в ближайшее время, от беспроводной зарядки до сверхбыстрой 30-секундной подзарядки. Надеюсь, скоро вы увидите эту технологию в своих гаджетах.

NAWA Technologies

Вертикально выровненный электрод из углеродных нанотрубок

NAWA Technologies разработала и запатентовала сверхбыстрый углеродный электрод, который, как говорят, кардинально изменил правила игры на рынке аккумуляторов.В нем используется конструкция с вертикально расположенными углеродными нанотрубками (VACNT), и NAWA заявляет, что он может повысить мощность батареи в десять раз, увеличить запас энергии в три раза и увеличить срок службы батареи в пять раз. Компания считает, что электромобили являются основным бенефициаром, сокращая углеродный след и стоимость производства аккумуляторов при одновременном повышении производительности. NAWA заявляет, что дальность действия 1000 км может стать нормой, а время зарядки сокращено до 5 минут, чтобы достичь 80 процентов. Технология может быть запущена в производство уже в 2023 году.

Литий-ионная батарея без кобальта

Исследователи из Техасского университета разработали литий-ионную батарею, в которой в качестве катода не используется кобальт. Вместо этого он переключился на высокий процент никеля (89 процентов), используя марганец и алюминий в качестве других ингредиентов. «Кобальт - наименее распространенный и самый дорогой компонент в катодах аккумуляторных батарей», - сказал профессор Арумугам Мантирам, профессор кафедры машиностроения Уолкера и директор Техасского института материалов.«И мы полностью устраняем это». Команда заявляет, что с помощью этого решения они преодолели общие проблемы, обеспечив длительный срок службы батареи и равномерное распределение ионов.

SVOLT представляет батареи для электромобилей, не содержащие кобальт.

Несмотря на то, что свойства электромобилей по снижению выбросов широко распространены, по-прежнему существуют разногласия по поводу аккумуляторов, особенно по поводу использования таких металлов, как кобальт. Компания SVOLT, штаб-квартира которой расположена в Чанчжоу, Китай, объявила о производстве безкобальтовых батарей, предназначенных для рынка электромобилей.Помимо сокращения содержания редкоземельных металлов, компания заявляет, что они обладают более высокой плотностью энергии, что может привести к дальности действия до 800 км (500 миль) для электромобилей, а также продлить срок службы батареи и повысить безопасность. Мы не знаем, где именно мы увидим эти батареи, но компания подтвердила, что работает с крупным европейским производителем.

Тимо Иконен, Университет Восточной Финляндии

На шаг ближе к литий-ионным батареям с кремниевым анодом

Стремясь решить проблему нестабильного кремния в литий-ионных батареях, исследователи из Университета Восточной Финляндии разработали метод производства гибридного анода. , используя микрочастицы мезопористого кремния и углеродные нанотрубки.В конечном итоге цель состоит в том, чтобы заменить графит в качестве анода в батареях и использовать кремний, емкость которого в десять раз больше. Использование этого гибридного материала улучшает характеристики батареи, в то время как силиконовый материал устойчиво производится из золы шелухи ячменя.

Университет Монаша

Литий-серные аккумуляторы могут превзойти литий-ионные и снизить воздействие на окружающую среду

Исследователи из Университета Монаша разработали литий-серные аккумуляторы, способные питать смартфон в течение 5 дней, превосходя литий-ионные.Исследователи изготовили эту батарею, имеют патенты и интерес производителей. У группы есть финансирование для дальнейших исследований в 2020 году, заявив, что дальнейшие исследования автомобилей и использования сетей будут продолжены.

Утверждается, что новая технология аккумуляторов оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем литий-ионные, и снижает производственные затраты, при этом предлагая возможность питания автомобиля на 1000 км (620 миль) или смартфона в течение 5 дней.

Аккумулятор IBM получен из морской воды и превосходит по своим характеристикам литий-ионный

IBM Research сообщает, что он обнаружил новый химический состав аккумулятора, который не содержит тяжелых металлов, таких как никель и кобальт, и потенциально может превзойти литий-ионные.IBM Research утверждает, что этот химический состав никогда раньше не использовался в комбинации в батареях и что материалы можно извлекать из морской воды.

Производительность аккумулятора многообещающая, при этом IBM Research заявляет, что он может превзойти литий-ионный в ряде различных областей - он дешевле в производстве, он может заряжаться быстрее, чем литий-ионный, и может иметь как более высокую мощность. и плотности энергии. Все это доступно в батареях с низкой горючестью электролитов.

IBM Research отмечает, что эти преимущества сделают ее новую технологию аккумуляторов подходящей для электромобилей, и вместе с Mercedes-Benz, среди прочих, компания работает над превращением этой технологии в жизнеспособную коммерческую батарею.

Panasonic

Система управления батареями Panasonic

В то время как литий-ионные батареи повсюду и их число растет, управление этими батареями, включая определение того, когда у этих батарей закончился срок службы, затруднено.Panasonic, работая с профессором Масахиро Фукуи из Университета Рицумейкан, разработала новую технологию управления батареями, которая значительно упростит отслеживание батарей и определение остаточной стоимости литий-ионных в них.

Panasonic заявляет, что ее новую технологию можно легко применить с изменением системы управления батареями, что упростит мониторинг и оценку батарей с несколькими составными ячейками, которые можно найти в электромобиле. Panasonic считает, что эта система поможет продвинуться в направлении устойчивого развития, поскольку сможет лучше управлять повторным использованием и переработкой литий-ионных батарей.

Асимметричная модуляция температуры

Исследования продемонстрировали метод зарядки, который приближает нас на шаг ближе к сверхбыстрой зарядке - XFC - цель которого - обеспечить пробег электромобиля на 200 миль примерно за 10 минут с зарядкой 400 кВт. Одна из проблем с зарядкой - это литиевая гальваника в батареях, поэтому метод асимметричной температурной модуляции заряжает при более высокой температуре, чтобы уменьшить гальванику, но ограничивает это до 10-минутных циклов, избегая роста межфазной границы твердого электролита, что может сократить срок службы батареи.Сообщается, что этот метод уменьшает деградацию батареи, позволяя заряжать XFC.

Pocket-lint

Батарея Sand увеличивает срок службы батареи в три раза

В этом альтернативном типе литий-ионной батареи используется кремний для достижения в три раза большей производительности, чем у современных графитовых литий-ионных батарей. Батарея по-прежнему литий-ионная, как и в вашем смартфоне, но в анодах используется кремний вместо графита.

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде какое-то время занимались нанокремнием, но он слишком быстро разрушается, и его трудно производить в больших количествах.Используя песок, его можно очистить, измельчить в порошок, затем измельчить с солью и магнием перед нагреванием для удаления кислорода, что приведет к получению чистого кремния. Он пористый и трехмерный, что помогает повысить производительность и, возможно, продлить срок службы батарей. Изначально мы начали это исследование в 2014 году, и теперь оно приносит свои плоды.

Silanano - стартап по производству аккумуляторов, который выводит эту технологию на рынок и получил большие инвестиции от таких компаний, как Daimler и BMW. Компания заявляет, что ее решение может быть применено к существующему производству литий-ионных аккумуляторов, поэтому оно настроено на масштабируемое развертывание, обещая прирост производительности батареи на 20% сейчас или на 40% в ближайшем будущем.

Захват энергии от Wi-Fi

Хотя беспроводная индуктивная зарядка является обычным явлением, возможность захвата энергии от Wi-Fi или других электромагнитных волн остается проблемой. Однако группа исследователей разработала ректенну (антенну, собирающую радиоволны), которая представляет собой всего лишь несколько атомов, что делает ее невероятно гибкой.

Идея состоит в том, что устройства могут включать в себя эту ректенну на основе дисульфида молибдена, чтобы энергия переменного тока могла быть получена от Wi-Fi в воздухе и преобразована в постоянный ток либо для подзарядки батареи, либо для непосредственного питания устройства.Это может позволить использовать медицинские таблетки с питанием без необходимости во внутренней батарее (более безопасно для пациента) или мобильных устройств, которые не нужно подключать к источнику питания для подзарядки.

Энергия, полученная от владельца устройства

Вы можете стать источником энергии для вашего следующего устройства, если исследования TENG принесут свои плоды. TENG или трибоэлектрический наногенератор - это технология сбора энергии, которая улавливает электрический ток, генерируемый при контакте двух материалов.

Исследовательская группа из Суррейского института передовых технологий и Университета Суррея дала представление о том, как эту технологию можно использовать для питания таких вещей, как носимые устройства. Хотя мы еще далеки от того, чтобы увидеть это в действии, исследование должно дать дизайнерам инструменты, необходимые для эффективного понимания и оптимизации будущей реализации TENG.

Золотые батареи с нанопроволокой

Великие умы Калифорнийского университета в Ирвине создали треснувшие батареи с нанопроволокой, которые могут выдерживать много перезарядок.В результате в будущем батареи могут не разрядиться.

Нанопроволока, в тысячу раз тоньше человеческого волоса, открывает большие возможности для батарей будущего. Но они всегда ломались при подзарядке. Это открытие использует золотые нанопроволоки в гелевом электролите, чтобы избежать этого. Фактически, эти батареи были проверены на перезарядку более 200 000 раз за три месяца и не показали вообще никакой деградации.

Твердотельные литий-ионные

Твердотельные батареи традиционно обеспечивают стабильность, но за счет передачи электролита.В статье, опубликованной учеными Toyota, рассказывается об их испытаниях твердотельной батареи, в которой используются сульфидные суперионные проводники. Все это означает превосходный аккумулятор.

В результате получился аккумулятор, способный работать на уровне суперконденсатора и полностью заряжаться или разряжаться всего за семь минут, что делает его идеальным для автомобилей. Поскольку он твердотельный, это также означает, что он намного стабильнее и безопаснее, чем существующие батареи. Твердотельный блок также должен работать при температуре от минус 30 до 100 градусов Цельсия.

Электролитные материалы по-прежнему создают проблемы, поэтому не ожидайте увидеть их в ближайшее время в автомобилях, но это шаг в правильном направлении к более безопасным и быстро заряжаемым аккумуляторам.

Графеновые батареи Grabat

Графеновые батареи потенциально могут быть одними из самых лучших среди имеющихся. Grabat разработал графеновые батареи, которые могут обеспечить электромобилям запас хода до 500 миль без подзарядки.

Graphenano, компания, стоящая за разработкой, заявляет, что аккумуляторы можно полностью зарядить всего за несколько минут и они могут заряжаться и разряжаться в 33 раза быстрее, чем литий-ионные.Разряд также важен для таких вещей, как автомобили, которым требуется огромное количество энергии для быстрого трогания с места.

Нет информации о том, используются ли аккумуляторы Grabat в настоящее время в каких-либо продуктах, но у компании есть аккумуляторы для автомобилей, дронов, мотоциклов и даже для дома.

Лазерные микроконденсаторы

Rice Univeristy

Ученые из Университета Райса совершили прорыв в создании микроконденсаторов. В настоящее время их производство дорогое, но в них используются лазеры, которые вскоре могут измениться.

При использовании лазеров для выжигания электродов на листы пластика затраты на производство и усилия значительно снижаются. В результате получается аккумулятор, который может заряжаться в 50 раз быстрее, чем нынешние аккумуляторы, и разряжаться даже медленнее, чем современные суперконденсаторы. Они даже прочные, способны работать после более чем 10 000 сгибаний во время испытаний.

Пенные аккумуляторы

Прието считает, что будущее аккумуляторов - за 3D. Компании удалось решить эту проблему с помощью своей батареи, в которой используется вспененная медь.

Это означает, что эти батареи будут не только более безопасными благодаря отсутствию горючего электролита, но также будут обеспечивать более длительный срок службы, более быструю зарядку, в пять раз более высокую плотность, будут дешевле в производстве и будут меньше, чем существующие предложения.

Prieto стремится в первую очередь помещать свои батареи в мелкие предметы, например, в носимые устройства. Но там говорится, что аккумуляторы можно масштабировать, чтобы мы могли видеть их в телефонах и, возможно, даже в автомобилях в будущем.

Carphone Warehouse

Складной аккумулятор похож на бумагу, но прочный

Jenax J.Аккумулятор Flex был разработан, чтобы сделать гаджеты возможными. Батарея, похожая на бумагу, складывается и является водонепроницаемой, что означает, что ее можно интегрировать в одежду и носимые устройства.

Батарея уже создана и даже прошла испытания на безопасность, в том числе ее сложили более 200 000 раз без потери производительности.

Ник Билтон / The New York Times

новых аккумуляторных технологий заряжается за секунды

Для успешного перехода на альтернативные источники энергии по сравнению с традиционными источниками энергии нам также необходима хорошая аккумуляторная технология для аккумулирования энергии.Устройства, которые мы хотим продолжать использовать, нуждаются в подзарядке. И все мы знаем, что зарядка занимает несколько часов, будь то мобильный телефон или ноутбук. Если исследователи из Массачусетского технологического института успешно внедрили ноу-хау этих литий-ионных батарей, наши часы ожидания подзарядки закончатся.


Этот прорыв может быть достигнут за два года. Ученые Массачусетского технологического института надеются, что этот аккумулятор сможет перезарядить устройство за секунды. Гербранд Седер, профессор материаловедения и инженерии Массачусетского технологического института (MIT), сказал: «Если вы можете зарядить свой телефон за 30 секунд, это меняет жизнь.Он также объясняет: «Это могло бы изменить то, как мы думаем о технологиях, вот так: вы буквально сможете заряжаться, пока стоите и ждете».

Эта разработка может преобразовать технологию аккумулирования энергии и может помочь гибридным автомобилям или электромобилям и дать необходимый толчок развитию возобновляемой энергии. Благодаря этому опыту можно уменьшить вес и размер батарей, а наши устройства можно заряжать за несколько секунд.

Исследователи из Массачусетского технологического института уже создали небольшой прототип элемента, который полностью заряжается за 10-20 секунд, по сравнению с шестью минутами для элементов, изготовленных стандартным способом.Исследователи считают, что эта технология будет коммерчески доступна в течение двух-трех лет, потому что они не используют какой-то новый материал. Они также назвали эту технологию «батареей кольцевой дороги» в честь орбитальной автомагистрали в Вашингтоне. Его литий-ионный аккумулятор использует байпасную систему, которая позволяет ионам лития быстро входить и выходить из батареи. Ученые обнаружили, что, покрывая частицы фосфата лития-железа стекловидным материалом, называемым пирофосфатом лития, ионы ведут себя по-другому.Эти ионы могут обходить каналы и двигаться быстрее. Поскольку мы знакомы с тем фактом, что аккумуляторные батареи накапливают и разряжают энергию в виде заряженных атомов, известных как ионы, между двумя электродами, называемыми анодом и катодом. Их скорость заряда и разряда ограничена скоростью, с которой движутся эти ионы.

Если ученые Массачусетского технологического института успешно завершат этот проект для коммерческого использования, мы сможем заряжать аккумуляторы электромобилей менее чем за час. До сих пор подзарядка является одним из самых серьезных препятствий для массового производства электромобилей.Этот прорыв также принесет пользу производству солнечной и ветровой энергии. Этот литий-ионный аккумулятор можно использовать для хранения избыточной энергии.

Новая технология аккумуляторов может привести к созданию устройств с автономным питанием

Достижения, которые делаются в технологии аккумуляторов, просто ошеломляют. Мы видим устройства, которые получают энергию практически из всех возможных источников, и теперь исследователи из Имперского колледжа Лондона разработали аккумуляторную технологию, которая может иметь устройства, которые создают свою собственную энергию.От сотовых телефонов до автомобилей и всего, что между ними, в конечном итоге может и не потребоваться больше ничего, чтобы фактически использовать устройство.


Эта невероятная новая технология аккумуляторов работает благодаря материалу, который используется в фактических конструкциях предметов. Причина, по которой новый материал попадает в заголовки газет, заключается в том, что его можно интегрировать в конструкцию автомобиля и сделать его легче и более экономичным, но на самом деле он может обеспечивать питание для зарядки аккумулятора электромобиля.

Поскольку этот материал может быть достаточно прочным для изготовления автомобиля, существует множество других возможностей его использования. Сразу же такие устройства, как сотовые телефоны, плееры iPod, ноутбуки и все остальное, что, как вы можете подумать, будут использовать энергию батареи, смогут извлечь выгоду из этой новой аккумуляторной технологии.

В случае портативных устройств вся внешняя оболочка фактически будет сделана из этого материала и будет служить в качестве заряжающего агента. Просто никогда не было бы необходимости снова подключать устройство к зарядному устройству.Для автомобилей такие области, как крыша или часть дверной панели, могут иметь интегрированный в нее материал, а мощность подводится к аккумуляторной батарее автомобиля. Опять же, владельцы электрических или гибридных автомобилей избавлены от неудобств, связанных с необходимостью подзаряжать свои батареи.

Поскольку этот материал также является сверхлегким, он улучшает общие характеристики автомобиля, а также снижает расход топлива. Из-за меньшего веса автомобилям также потребуется меньше батарей для их питания.Поскольку стоимость аккумуляторов довольно велика, общая стоимость автомобиля фактически снизится с новой технологией аккумуляторов.

Новая технология - это всего лишь новая технология, поэтому предстоит еще много работы, чтобы сделать ее максимально эффективной. Разработчики все еще продолжают искать способы сделать его сильнее, легче, долговечнее и, конечно же, более энергоэффективным. Кроме того, они ищут способы сделать фактическое производство необходимых материалов более рентабельным, чтобы потребитель действительно мог воспользоваться преимуществами этой невероятной новой аккумуляторной технологии.

Новая технология аккумуляторов может сделать аккумуляторы в пять раз легче и вдвое меньше.

Долгожданный: Плотность мощности перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов увеличивается примерно на 8% в год, и если так будет продолжаться, то примерно через десять лет они приблизятся к плотности бензина. С другой стороны, алюминиево-воздушные батареи почти не уступают бензиновым, но при этом значительно легче и дешевле литий-ионных. Но есть одна большая проблема: коррозия.

Однако новая группа исследователей утверждает, что у нее есть решение. Согласно их исследованию, опубликованному в Science, литий-ионные батареи могут потерять 5% своего заряда за месяц, если их не использовать, в то время как алюминиево-воздушные батареи могут потерять 80% за месяц из-за коррозии алюминия. Алюминиево-воздушные батареи исследователей теряют всего 0,02% за месяц, что более чем в тысячу раз лучше.

Стандартная батарея содержит жидкий электролит между анодом и катодом, и он генерирует свою энергию, собирая электроны, высвобождаемые при перемещении иона от анода к катоду.В алюминиево-воздушных батареях анод алюминиевый, а катод воздушный. Поскольку батарея может быть источником воздуха из окружающей среды и поскольку алюминия много, легкие и дешевые, алюминиево-воздушные батареи вполне могут стать аккумуляторной технологией будущего.

К сожалению, электролит начинает разъедать алюминий, как только они смешиваются, то есть при первом использовании батареи. Использование неагрессивного электролита существенно снижает производительность, а извлечение электролита, когда батарея возвращается в режим ожидания, не работает, потому что алюминий является гидрофильным (притягивает воду).Решение исследователей - смыть электролит маслом.

Новые батареи имеют тонкую мембрану между анодами и катодами, и пока батарея используется, обе стороны заполнены электролитом. Когда аккумулятор переключается в режим ожидания, сторона, ближайшая к алюминию, промывается маслом, которое защищает алюминий, поскольку электролит на водной основе не смешивается с маслом. Когда аккумулятор снова нужен, масло заменяется электролитом. Нет никаких шансов, что масло останется, потому что алюминий отталкивает масло при погружении в воду.

Чтобы протестировать эти батареи в полуреалистичном сценарии, исследователи израсходовали небольшую часть заряда батарей, а затем дали ей постоять день или два, прежде чем повторить процесс. Это имитирует то, что может потребоваться от электромобиля в городе. Их батарея прослужила двадцать четыре дня, что в восемь раз дольше, чем у традиционной алюминиево-воздушной батареи.

Но будут ли алюминиево-воздушные батареи заменять литий-ионные в ближайшие несколько лет? Нет, не пойдут. По-прежнему существуют сложные проблемы с подзарядкой батарей, поэтому первые несколько поколений могут быть неперезаряжаемыми или иметь только несколько перезарядок.Или, возможно, они заменят батареи, которые роботизированные руки извлекают из вашей машины, и заменят заряженными батареями на станциях обслуживания, чтобы их можно было заряжать более сложными механическими методами.

Хотя это не означает, что алюминиево-воздушные батареи не могут работать в тандеме с литий-ионными. Как и бензин в гибридных автомобилях, алюминиево-воздушные батареи можно использовать в качестве расширителей диапазона или в тех случаях, когда пользователь забывает зарядить свой основной аккумулятор. Как объясняет один из исследователей, у этого есть большой потенциал на рынке: «вы можете использовать его, а затем выехать на подъездную дорожку и припарковать его на месяц, а затем вернуться и по-прежнему ожидать, что у него будет пригодная батарея.... Я действительно думаю, что это изменит правила игры с точки зрения использования этих батарей ».

Аккумуляторная технология

- одно из самых серьезных препятствий с точки зрения технологических достижений - все мы мечтаем о смартфонах, которые не нужно будет заряжать чаще, чем раз в неделю, точно так же, как мы все надеемся на электромобили, которые могут ездить по стране и обратно. без серьезных проблем с подзарядкой. Даже электрические самолеты могут стать возможными благодаря более легким и меньшим батареям. Это будущее теперь немного ближе.

Аккумуляторная технология

- IFE

Выделено p ublications

Обзоры

Hasa, I .; Mariyappan, S .; Saurel, D .; Adelhelm, P .; Копосов, А.Ю .; Masquelier, C .; Croguennec, L .; Касас-Кабанас, М .: Сегодняшние вызовы для Na-основанных батарей будущего: от материалов до показателей элементов . Журнал источников энергии 2021 , 482 , 228872.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228872

Hirscher, M .; Яртыс, В. А .; Baricco, M .; Bellosta von Colbe, J .; Blanchard, D .; Bowman, R.C .; Broom, D. P .; Buckley, C.E .; Чанг, Ф .; Chen, P .; Cho, Y. W .; Crivello, J.-C .; Cuevas, F .; Дэвид, В. И. Ф .; de Jongh, P.E .; Денис, Р. В .; Dornheim, M .; Felderhoff, M .; Филинчук, Ю .; Froudakis, G.E .; Грант, Д. М .; Gray, E.M .; Hauback, B.C .; Он, Т .; Humphries, T. D .; Jensen, T. R .; Kim, S .; Kojima, Y .; Latroche, M .; Li, H.-W .; Лотоцкий, М.V .; Makepeace, J. W .; Møller, K. T .; Naheed, L .; Ngene, P .; Noréus, D .; Nygård, M. M .; Orimo, S.-i .; Paskevicius, M .; Pasquini, L .; Ravnsbæk, D. B .; Вероника Софианос, М .; Udovic, T. J .; Vegge, T .; Уокер, Г. С .; Webb, C.J .; Weidenthaler, C .; Zlotea, C .: Материалы для хранения энергии на основе водорода - прошлое, недавний прогресс и перспективы на будущее . Журнал сплавов и соединений 2020 , 827 , 153548. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153548

Эль Харбачи, А.; Заворотинская, О .; Latroche, M .; Cuevas, F .; Яртыс, В .; Fichtner, M .: Подвиги, достижения и проблемы, выходящие за рамки технологий литий-ионных аккумуляторов . Журнал сплавов и соединений 2020 , 817 , 153261. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153261

Аноды для литий-ионных аккумуляторов

Lai, S. Y .; Mæhlen, J. P .; Престон, Т. Дж .; Skare, M. O .; Nagell, M. U .; Ulvestad, A .; Lemordant, D .; Копосов А.Ю.: Инженерия морфологии наночастиц кремния для улучшения работы анодов литий-ионных аккумуляторов .Nanoscale Advances 2020 . https://doi.org/10.1039/d0na00770f

Ulvestad, A .; Reksten, A. H .; Андерсен, Х. Ф .; Карвалью, П. А .; Jensen, I. J. T .; Nagell, M. U .; Mæhlen, J. P .; Киркенген, М .; Копосов А.Ю.: Кристалличность наночастиц кремния: прямое влияние на электрохимические характеристики анодов литий-ионных аккумуляторов . ХимЭлектроХим 2020 , принято. https://doi.org/10.1002/celc.202001108

Prado, F. d ​​.; Андерсен, Х. Ф .; Таеньо, М.; Mæhlen, J. P .; Ramírez-Castellanos, J .; Maestre, D .; Каражанов, С .; Cremades, A .: Сравнительное исследование применения наночастиц оксида олова и титана в качестве электродных материалов в литий-ионных батареях . Научные отчеты 2020 , 10 (1), 5503. https://doi.org/10.1038/s41598-020-62505-x

Si на основе анодов : расширенная характеристика

Lai, S. Y .; Кнудсен, К.Д.; Sejersted, B.T .. Ulvestad, A .; Mæhlen, J. P .; Копосов А.Ю.: Ансамбли кремниевых наночастиц для литий-ионных аккумуляторов, выявленные методом малоуглового рассеяния нейтронов . ACS Applied Energy Materials 2019 , 2 (5), 3220-3227. https://doi.org/10.1021/acsaem.9b00071

Аноды для литий-ионных аккумуляторов промышленного назначения Si

Foss, C.E.L .; Müssig, S .; Свенссон, А. М .; Vie, P.J.S .; Ulvestad, A .; Mæhlen, J. P .; Копосов, А.Y .: Аноды для литий-ионных аккумуляторов, изготовленные из микрокристаллического кремния с применением химии связующего вещества и псевдосамовосстановления . Научные отчеты 2020 , 10 (1), 13193. https://doi.org/10.1038/s41598-020-70001-5

Андерсен, Х. Ф .; Foss, C.E.L .; Voje, J .; Tronstad, R .; Моккельбост, Т .; Vullum, P.E .; Ulvestad, A .; Киркенген, М .; Мюлен, Дж. П .: Кремний-углеродные композитные аноды из кремния марки для промышленных батарей. Научные отчеты 2019 , 9 (1), 14814.https://doi.org/10.1038/s41598-019-51324-4

Нитриды кремния

Ulvestad, A .; Mæhlen, J. P .; Киркенген, М .: Нитрид кремния в качестве анодного материала для литий-ионных аккумуляторов: понимание реакции преобразования SiN x . Журнал источников энергии 2018 , 399 , 414-421. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.07.109

Ulvestad, A .; Андерсен, Х. Ф .; Jensen, I. J. T .; Mongstad, T. T .; Maehlen, J. P .; Приц, О.; Киркенген, М .: Субстехиометрический нитрид кремния - анодный материал для литий-ионных аккумуляторов, обещающий высокую стабильность и большую емкость. . Научные отчеты 2018 , 8 (1), 8634. https://doi.org/10.1038/s41598-018-26769-8

Si- наночастицы: синтез

Wyller, G.M .; Престон, Т. Дж .; Anjitha, S.G .; Skare, M. O .; Марштайн, Э. С .: Комбинация миллиметрового реактора и газовой хроматографии-масс-спектрометрии для картирования образования силана более высокого порядка во время пиролиза моносилана .Журнал роста кристаллов 2020 , 530 , 125305. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2019.125305

Андерсен, Х. Ф .; Filtvedt, W .; Maehlen, J. P .; Mongstad, T. T .; Киркенген, М .; Holt, A .: Производство кремниевых частиц для анодного материала большой емкости с выдающейся производительностью . Транзакции ECS 2014 , 62 (1), 97-105. https://doi.org/10.1149/06201.0097ecst

Твердотельные электролиты

Эль Харбачи, А.; Wind, J .; Ruud, A .; Hogset, A.B .; Nygard, M. M .; Zhang, J .; Sorby, M. H .; Kim, S .; Cuevas, F .; Orimo, S. I .; Fichtner, M .; Latroche, M .; Fjellvag, H .; Hauback, B.C .: Псевдотройная система LiBH 4 · LiCl · P 2 S 5 как структурно неупорядоченный объемный электролит для полностью твердотельных литиевых батарей . Физическая химия Химическая физика 2020 , 22 , 13872-13879. https://doi.org/10.1039/d0cp01334j

Стабильность и характеристики литий-ионных аккумуляторов

Лиан Т.; Vie, P.J.S .; Gilljam, M .; Forseth, S .: Изменения термостабильности коммерческих литий-ионных элементов с циклическим старением . Транзакции ECS 2019 , 89 (1), 73-81. https://doi.org/10.1149/08901.0073ecst

Richter, F .; Kjelstrup, S .; Vie, P.J.S .; Burheim, O.S .: Профили теплопроводности и внутренней температуры литий-ионных аккумуляторных батарей . Энергетический журнал 2017 , 359 , 592-600. https://doi.org/10.1016 / j.jpowsour.2017.05.045

M продажа

Vatani, M .; Серепко, М .; Ви, П. Дж. С .: Прогнозирование состояния литий-ионных аккумуляторов с использованием инкрементного анализа емкости и поддержки векторной регрессии . IEEE Milan PowerTech 2019 , 1–6. Https://doi.org/10.1109/PTC.2019.8810665

Na батареи

Hasa, I .; Mariyappan, S .; Saurel, D .; Adelhelm, P .; Копосов, А.Ю .; Masquelier, C .; Крогеннек, Л.; Касас-Кабанас, М .: Сегодняшние вызовы для Na-основанных батарей будущего: от материалов до показателей элементов . Журнал источников энергии 2021 , 482 , 228872. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228872

Li-MH аккумуляторы

Эль Харбачи, А .; Заворотинская, О .; Latroche, M .; Cuevas, F .; Яртыс, В .; Fichtner, M .: Подвиги, достижения и проблемы, выходящие за рамки технологий литий-ионных аккумуляторов . Журнал сплавов и соединений 2020 , 817 , 153261.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153261

Назер, Н. С .; Яртыс, В. А .; Азиб, Т .; Latroche, M .; Cuevas, F .; Forseth, S .; Vie, P.J.S .; Денис, Р. В .; Sørby, M. H .; Hauback, B.C .; Arnberg, L .; Генри, П. Ф .: В ходе нейтронографического исследования коммерческой многокомпонентной литий-ионной батареи на основе графита / оксида (Ni, Mn, Co) . Журнал источников энергии 2016 , 326 , 93-103. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.06.105

Ni-MH батареи

Виджаянти, И.D .; Денис, Р .; Суварно; Володин, А. А .; Лотоцкий, М. В .; Гузик, М. Н .; Nei, J .; Young, K .; Roven, H.J .; Яртыс, В .: Гидриды сплавов Ti – Zr типа Лавеса с повышенной емкостью H в качестве современных металлогидридных анодов батарей . Журнал сплавов и соединений 2020 , 828 , 154354. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154354

Яртыс, В .; Noreus, D .; Latroche, M .: Гидриды металлов как материалы отрицательных электродов для Ni – MH аккумуляторов .Прикладная физика A 2016 , 122 (1), 43. https://doi.org/10.1007/s00339-015-9538-9

Хранение водорода

Яртыс, В. А .; Лотоцкий, М. В .; Акиба, Э .; Albert, R .; Антонов, В. Э .; Ares, J. R .; Baricco, M .; Буржуа, Н .; Buckley, C.E .; Bellosta von Colbe, J.M .; Crivello, J.C .; Cuevas, F .; Денис, Р. В .; Dornheim, M .; Felderhoff, M .; Грант, Д. М .; Hauback, B.C .; Humphries, T. D .; Иаков, I .; Jensen, T. R .; de Jongh, P.E .; Жубер, Ж. М.; Кузовников, М. А .; Latroche, M .; Paskevicius, M .; Pasquini, L .; Попилевский, Л .; Скрипнюк, В. М .; Рабкин, Е .; Софианос, М. В .; Стюарт, А .; Уокер, G .; Wang, H .; Webb, C.J .; Чжу, М .: Материалы на основе магния для хранения энергии на основе водорода: прошлое, настоящее и будущее . Международный журнал водородной энергетики 2019 , 44 (15), 7809-7859.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *