Батарея перестала задыхаться
Следите за новостями по этой теме!
Подписаться на «Гик Гайд (3 апельсина) / Цифра сегодня»
Учёные из Корейского исследовательского института химических технологий (KRICT) сообщили о способе улучшить работу литий-ионных аккумуляторов — источников питания, которые используются в электромобилях, ноутбуках, дронах, роботах и множестве другой техники.
Исследователи добавили небольшое количество графитоподобного нитрида углерода в катод аккумулятора. Катод — один из двух электродов батареи. Во время зарядки ионы лития перемещаются от катода через электролит к аноду, а при использовании аккумулятора движутся обратно, создавая электрический ток.
Проблема возникает, когда производители пытаются увеличить запас энергии в аккумуляторе, не меняя его размеры и массу. Для этого можно сделать катод толще. Однако через такой слой ионам лития труднее перемещаться, поэтому аккумулятору становится сложнее быстро отдавать накопленную энергию. При высокой нагрузке это снижает фактическую отдачу батареи: один и тот же объём энергии, извлекаемый быстро, обычно даёт меньший полезный результат, чем при медленном расходовании.
Добавка, испытанная командой KRICT, должна облегчить движение ионов в толстом катодном слое. В лабораторных тестах при интенсивной разрядке ёмкость, доступная под высокой нагрузкой, выросла на 166%. Плотность мощности — показатель того, сколько энергии аккумулятор способен отдавать относительно своего объёма или массы, — увеличилась максимум в 2,85 раза.
Эти цифры не означают, что обычная паспортная ёмкость батареи автоматически выросла на 166%. Речь идёт о способности дольше сохранять отдачу заряда, когда устройство требует много энергии за короткое время. Иными словами, аккумулятор меньше «сдаёт» именно в режиме жёсткой нагрузки.
Для электромобиля это может означать более резкое ускорение и возможность дольше поддерживать высокую мощность без столь заметного влияния на запас хода. Домашние системы накопления энергии смогут стабильнее питать мощные приборы — например, стиральную машину, которая создаёт кратковременную высокую нагрузку.
Преимущества могут получить и компактные устройства. Дрону иногда требуется резкий скачок мощности для взлёта или манёвра, а игровой и рабочий ноутбук способен внезапно потребовать больше энергии при тяжёлой задаче. В таких сценариях новая химическая модификация может помочь аккумулятору эффективнее справляться с нагрузкой.
В будущем технология также может позволить использовать более толстые катоды и тем самым увеличить реальную ёмкость батареи при прежних габаритах. Но именно это преимущество в описанном исследовании ещё не проверяли. Следующий этап — масштабирование метода и испытания за пределами лабораторных образцов.
Президент KRICT Shin Seok-min заявил, что подход потенциально применим к электромобилям, системам хранения энергии и робототехнике. Особенно перспективными считаются крупные аккумуляторные системы, где батарея может иметь больший физический размер, а стабильная отдача высокой мощности критически важна.
PEREC.RU
Корейские исследователи из Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) сообщили о лабораторном способе повысить способность литий-ионных аккумуляторов отдавать энергию при высокой нагрузке. Они добавили небольшое количество графитоподобного нитрида углерода в катод — электрод батареи, участвующий в движении ионов лития.
При зарядке ионы лития перемещаются от катода через электролит к аноду, а при использовании батареи идут в обратную сторону. Если сделать катод толще, можно попытаться увеличить запас энергии в аккумуляторе прежнего размера. Однако толстый слой затрудняет движение ионов, из-за чего батарея хуже отдаёт энергию быстро.
В испытаниях с высокой скоростью разрядки добавка увеличила доступную под нагрузкой ёмкость на 166%, а плотность мощности — максимум в 2,85 раза. Эти показатели нельзя трактовать как прямое увеличение паспортной ёмкости аккумулятора на 166%. Они показывают, что батарея способна лучше сохранять отдачу заряда при резком и интенсивном потреблении энергии.
Потенциальные применения включают электромобили, домашние системы хранения энергии, дроны, игровые и рабочие ноутбуки, а также роботов. Электромобили могут дольше поддерживать высокую мощность при ускорении, домашние накопители — стабильнее питать мощные приборы, а дроны — получать необходимый скачок энергии при взлёте и манёврах.
Исследователи предполагают, что технология в перспективе позволит использовать более толстые катоды и увеличить реальную ёмкость батарей без роста их габаритов. Но такой эффект в данном исследовании не проверялся. Разработка пока находится на раннем этапе, и команде предстоит масштабировать метод, проверить его в полноразмерных элементах и оценить стабильность при длительной эксплуатации.
Президент KRICT Shin Seok-min заявил, что альтернативный подход может применяться в электромобилях, системах хранения энергии и робототехнике. Наиболее подходящими будут системы, способные использовать физически более крупные батареи и требующие устойчивой отдачи высокой мощности.
