Новый элемент питания от создателя литий-ионного аккумулятора


Джон Гуденаф, один из создателей литий-ионного аккумулятора.
Джон Гуденаф, один из создателей литий-ионного аккумулятора.

Группа инженеров под руководством 94-летнего Джона Гуденафа (John Goodenough), одного из создателей литий-ионного аккумулятора, разработала полностью твердотельную батарею. Она не возгорается, быстро заряжается, выдерживает больше тысячи циклов зарядки и разрядки, отлично работает на морозе и недорого стоит. Описание разработки опубликовано в журнале Energy & Environmental Science. (далее…)

Солнечные батареи выплатили «энергетический долг»


В пятидесятых, когда солнечные батареи только появились, мало кто мог их себе позволить. Теперь они стали относительно дешёвыми и доступными.
В пятидесятых, когда солнечные батареи только появились, мало кто мог их себе позволить. Теперь они стали относительно дешёвыми и доступными.

Исследователи из Утрехтского университета (нидерл. Universiteit Utrecht), Университета Гронингена (нидерл. Rijksuniversiteit Groningen) и Технического университета Эйндховена (нидерл. Technische Universiteit Eindhoven) изучили сорокалетнюю историю применения солнечных батарей и пришли к выводу, что они давно покрыли затраты энергии на производство и компенсировали выбросы парниковых газов. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications. (далее…)

Растущий рынок электромобилей повышает спрос на литий


Литий выглядит вот так
Литий выглядит вот так.

Рынок электрических автомобилей все ещё мал, но их производство быстро растёт. Так, Tesla намерена перейти от производства 80 000 автомобилей в 2016 году до 500 000 к 2018 году и строит для достижения этой цели огромные «гигафабрики» по производству батарей. На некоторых рынках ожидается значительный рост владения электромобилями, прежде всего это Китай, в отношение которого предсказывается, что к 2020 году на его дорогах будут ездить пять миллионов автомобилей с литиевыми батареями.

Литий — лёгкий, химически активный металл, месторождения которого находятся в солевых отложениях в Южной Америке, Австралии и Китае, занимает центральное место в производстве литий-ионных батарей. Технология, использующая литий, делает возможной быструю перезарядку смартфонов и играет ключевую роль в производстве батарей намного большего размера, дающих энергию электрическим автомобилям. (далее…)

Новые батарейки можно глотать


Bettinger Research Group под руководством Кристофера Беттингера (на фото) занимается разработкой съедобной электроники.
Bettinger Research Group под руководством Кристофера Беттингера (на фото) занимается разработкой съедобной электроники.

Учёные из университета Карнеги — Меллон (Carnegie Mellon University) разработали нетоксичные съедобные батареи на основе пигмента меланина. Они представили новую разработку на 252 национальной встрече-выставке Американского химического общества (American Chemical Society).

«Люди десятилетиями ждали, что однажды у нас появятся съедобные электронные устройства для диагностики и лечения, — говорит Кристофер Беттингер (Christopher Bettinger), один из авторов исследования. — Но если вы собираетесь использовать их ежедневно, вам нужно подумать о том, что они могут быть токсичными». Около двадцати лет назад учёные разработали эндоскопическую капсулу со встроенной видеокамерой. После того, как пациент проглатывает её, она проходит по желудочно-кишечному тракту, делает снимки и через несколько часов выводится из организма. Этот способ позволяет получить изображения участков ЖКТ, недоступных традиционному эндоскопу. Если использовать капсулу однократно, риск того, что она застрянет в желудочно-кишечном тракте, очень мал. Однако если пациент глотает её часто, шансы, что что-то пойдёт не так, увеличиваются.

Эта видеокапсула и некоторые другие имплантируемые устройства, в частности кардиостимуляторы, работают от батарей, содержащих токсичные компоненты. Для маломощных приборов, которые требуют частого использования, идеальным вариантом были бы нетоксичные разлагаемые источники питания. Чтобы минимизировать ущерб от таких батарей, учёные решили использовать компоненты природного происхождения. Пигменты меланины содержатся в коже, волосах и радужной оболочке глаза, они поглощают ультрафиолетовые лучи и тем самым защищают ткани от лучевого повреждения. Кроме того, они связывают ионы металлов. «Мы подумали, что по сути это батарейка», — объясняет Беттингер. (далее…)

Новый метод изучения процессов внутри аккумуляторов (и не только их)


Химические и фазовые изменения внутри аккумулятора в процессе заряда.
Химические и фазовые изменения внутри аккумулятора в процессе заряда.

Новый пятимерный рентгеновский метод визуализации внутреннего состояния аккумуляторов в процессе зарядки и разрядки разработали учёные и инженеры из Брукхейвенской национальной лаборатории (Brookhaven National Laboratory, BNL). Для томографии вращающегося образца используется рентгеновское излучение различных энергий, что позволяет построить пятимерную (три пространственных измерения плюс время и энергия) визуализацию процессов, происходящих внутри аккумулятора. Метод позволяет отслеживать ход химических реакций в аккумуляторах в рабочих условиях. Статья об исследовании опубликована 12 августа в журнале Nature Communications. (далее…)

Витамин для проточного аккумулятора


Экспериментальная проточная батарея
Экспериментальная проточная батарея.

Учёные Гарварда развивают технологию проточных аккумуляторов. Вдохновившись формулой витамина B2, они нашли совершенно новый класс высокопроизводительных органических молекул, которые могут быть основой безопасного способа хранения электричества, полученного от непостоянных источников, таких как солнечные панели и ветрогенераторы.

Предыдущим успехом команды была разработка мощной проточной батареи, в которой энергия сохраняется с помощью хинонов и жёлтой кровяной соли (ранее для этого использовались ионы ванадия, дорогого и токсичного металла). Это стало прорывом, обеспечившим высокоэффективным, негорючим, нетоксичным, не вызывающим коррозии и недорогим химическим веществом проект по созданию мощного и дешёвого устройства хранения электроэнергии. (далее…)

Нейтронный анализ помог в создании твердотельного электролита


Структура LLZO
Структура граната Li7La3Zr2O12.

Твердотельные электролиты, разрабатываемые для использования в литий-ионных батареях, не обладают пока достаточно высокой проводимостью. Но последние исследования демонстрируют их значительный потенциал в роли альтернативы более распространённым жидким электролитам. Ключевой недостаток последних — высокая воспламеняемость, что ограничивает сферы применения и возможности транспортировки литий-ионных батарей.

Недавнее исследование, проведённое в Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США, дало многообещающие результаты, которые могут радикально улучшить производительность твердотельных электролитов и в перспективе дать жизнь более безопасным и притом более эффективным батареям.

Используя метод дифракции нейтронов, группа под руководством доктора Кэ Аня (Ke An) завершила всестороннее исследование, в рамках которого была изучена эволюция структуры примесных гранатоподобных электролитов в процессе синтеза. (далее…)

StoreDot продемонстрирует смартфон, заряжающийся за минуту


Демонстрация зарядки
Демонстрация полной зарядки аккумулятора смартфона менее чем за 30 секунд

Израильский стартап StoreDot покажет созданный им сверхбыстрый аккумулятор на выставке потребительской электроники CES 2015, которая пройдёт в самом начале нового года в Лас-Вегасе. Разработанная компанией аккумуляторная батарея способна полностью заряжаться менее чем за минуту.

Компания, базирующаяся в Рамат-Гане, пригороде Тель-Авива, впервые продемонстрировала прототип сверхбыстрого аккумулятора в апреле 2014 года. Батарея для смартфона полностью заряжалась за 30 секунд, однако была намного крупнее стандартной. Глава компании, представляя прототип, сообщил, что StoreDot надеется выпустить готовую модель на рынок через три года. По его расчётам, через год размеры батареи можно будет уменьшить до обычных, а ещё два года понадобятся для достижения необходимой плотности заряда, чтобы смартфон мог работать полный день от одной зарядки. (далее…)

Создан аккумулятор, состоящий из миллионов нанопор


Аккумулятор из нанопор
Компьютерная модель аккумулятора из нанопор.

Оригинальная конструкция аккумуляторной батареи разработана в США. Исследователи из Университета Мэриленда создали микроструктуру, которая содержит все компоненты аккумулятора и успешно выполняет его функции.

Структура получила название «нанопоры». Это крохотные отверстия в керамической пластине, которые содержат электролит, соединяющий электроды на концах.

Созданный в лаборатории прототип имеет размер почтовой марки. Батарея полностью заряжается за 12 минут, её можно перезаряжать тысячи раз.

Ближайшая цель научной группы — добиться увеличения ёмкости батареи в 10 раз (какая ёмкость уже достигнута, не сообщается). Следующая задача — коммерциализация проекта. (далее…)

Сверхбыстрая зарядка батарей


Чэнь Сяодун.
Профессор Чэнь Сяодун и его изобретение.

Учёные Наньянского технологического университета (NTU, Сингапур) разработали батарею, которая заряжается до 70 процентов ёмкости всего за 2 минуты. Срок службы новой батареи должен составить более 20 лет.

Считается, что следующим большим прорывом в технологическом развитии станет создание аккумуляторов нового поколения, что окажет широкомасштабное влияние на многие отрасли промышленности. Особенно это касается электрических транспортных средств, которые сегодня заряжаются не менее 4 часов, а их батареи имеют весьма ограниченный срок службы.

Следующее поколение литий-ионных батарей позволит электрическим транспортным средствам заряжаться в 20 раз быстрее, чем сейчас. С началом их использования уйдёт в прошлое практика частой замены батарей. Новый источник питания будет в состоянии выдержать более 10 000 циклов зарядки — это в 20 раз больше, чем те 500 циклов, на которые способны существующие устройства.

Инженеры NTU заменили традиционный графит, используемый для изготовления анода литий-ионных батарей, на новый материал на основе диоксида титана — распространённого, сравнительно дешёвого и безопасного сырья. Был разработан простой метод, позволяющий создать из диоксида титана нанотрубки, размер которых в тысячу раз тоньше диаметра человеческого волоса. Наноструктура позволяет ускорить протекание химических реакций в новой батарее, что определяет и скорость зарядки. (далее…)

Создана биобатарея, вырабатывающая ток из пота человека


Батарея использует пот в качестве электролита, так как в нем присутствует молочная кислота.
Батарея использует пот в качестве электролита, благодаря тому, что в нём присутствует молочная кислота.

Прототип биобатареи, которая вырабатывает электроэнергию на базе контакта с влажной кожей, был продемонстрирован на заседании Американского химического общества.

Она использует для этого молочную кислоту, которая присутствует в поте человека.

Таким образом, появилась возможность создания устройства, которое сможет снабжать энергией цифровые часы, мониторы и другую носимую электронику.

«Наше устройство — первое, которое использует пот. В этом состоит его принципиальная новизна», — говорит доктор Веньчжао Цзя из университета Калифорнии в Сан-Диего.

«Пока что оно генерирует не так много энергии — всего четыре микроватта. Но мы работаем над увеличением его мощности с тем, чтобы питать энергией небольшие электронные приборы». (далее…)