Новости

Учёные из Китая создали уникальные аккумуляторы

Алюминий-ионные аккумуляторы были изобретены более 30 лет назад и подавали большие надежды в связи с высокой степенью безопасности и экологичностью. К сожалению, долгое время их разработка оставалась в зачаточном состоянии из-за ряда очень серьёзных ограничений в работе, в частности, недолговечности вследствие крайне малого количества циклов перезарядки.
Только в 2015 году команде из Стэнфордского университета (США) удалось совершить серьёзный прорыв, доведя этот показатель до семи с половиной тысяч циклов. (По этому показателю литий-ионные батареи оказались далеко позади.) При этом зарядка гибких аккумуляторов занимала всего лишь минуту. Но, победить такие недостатки, как низкое выходное напряжение и энергоёмкость в тот раз так и не удалось. В качестве материала катода американцы использовали объёмную графитовую пену.
На этот раз китайские инженеры из Чжэцзянского университета во главе с профессором Гао Чао (Gao Chao) также обратились к углероду, создавая катод для своей инновационной алюминий-ионной батареи, но использовали не графит, а графеновые плёнки. И, судя по результатам их исследований, которые были опубликованы в издании Science Advances, они явно не прогадали. В статье говорится о том, что новая батарея выдерживает более 250 тысяч циклов перезарядки при сохранении 91% мощности.
"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) уже не раз писали, что графен является хорошим проводником электрической и тепловой энергии, он чрезвычайно лёгкий, гибкий и химически инертный, то есть не вступает в химические реакции. Этот материал обладает большой площадью поверхности и считается экологически чистым. Словом, возможности использования графена чрезвычайно широки. В частности, с его помощью можно многократно увеличить ёмкость разнообразных батарей, а также существенно сократить время их зарядки.
В пресс-релизе университета авторы работы сообщают, что их безопасная невоспламеняющаяся гибкая батарея полностью заряжается в считанные секунды. При этом уточняется, что в режиме быстрой зарядки это происходит буквально за 1,1 секунды. Кроме того, батарея эффективно функционирует в очень широком диапазоне температур – от минус 40 до плюс 120 градусов Цельсия и, что очень важно, они не будут взрываться при соприкосновении с пламенем.
Описанные достижения во многом стали возможны благодаря особому способу изготовления графенового катода. В ходе ряда манипуляций из графена, который обычно представляет собой «полотно», изготавливали сложную трёхмерную пористую структуру.
И всё же, несмотря на огромный скачок в развитии, алюминий-ионная батарея пока не может конкурировать с коммерчески успешными литий-ионными собратьями. Во-первых, не решена проблема компактности, то есть разумного соотношения возможного количества хранимой энергии по отношению к размеру аккумулятора. Во-вторых, потенциальная стоимость такой батареи всё ещё слишком высока из-за используемого электролита, которому необходимо найти более дешёвую замену.
Кстати, за последние годы конкурировать с литий-ионными аккумуляторами пытались литий-воздушные, так называемые дышащие батареи, аккумуляторы, "пьющие" морскую воду, и многие другие аккумуляторы нового поколения.
Читайте также
С вероятностью 50% наш мир — симуляция
С вероятностью 50% наш мир — симуляция
Нас могли выдумать, чтобы посмотреть, как это работает.
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?