Чарівний акумулятор. Вчені відкрили новий стан металу, який обіцяє революцію для електрокарів
Наукпоп6 серпня 2020, 20:02
Нещодавно представники ОПЕК заявили, що ринкова вартість нафти може дуже довго повертатися до «докарантинного» рівню, і паливним компаніями варто переглянути свої прогнози з приводу попиту на цей вид сировини у найближчому майбутньому.
Серед причин цього експерти назвали розвиток ринку альтернативної енергетики і відмову від використання двигунів внутрішнього згоряння: незабаром повинні з’явитися технології, які зроблять акумулятори для електрокарів більш ефективними і практичними.
Про одну з таких технологій днями заявили вчені з Каліфорнійського університету у Сан-Дієго, — згідно з результатами їх дослідження, новий стан літію дозволить створити високоефективні і довговічні акумуляторні батареї.
Літій — це м’який лужний метал, який використовується у більшості типів акумуляторів у якості основного провідника електричного струму.
Передплатіть NV Преміум та читайте без обмежень
Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою
Аналізуючи різні стадії зарядки літієвих акумуляторів, вчені з США з’ясували, що у певні моменти уповільнення електричного струму біля електрода призводить до формування неорганізованих структур з атомів літію, — по суті, нового стану цього металу.
Раніше вчені не досліджували цей процес через технічні складнощі. Але тепер, завдяки електронній мікроскопії, охолодженню рідким азотом і комп’ютерному моделюванню, матеріалознавці з Каліфорнійського університету змогли детально розглянути ці відкладення літію.
Вчені назвали їх некристалічним склоподібним станом літію. Виявилося, що саме ця форма метала покращує властивості електричного заряду, роблячи його більш стабільним, і значно знижує рівень деградації літієвих акумуляторів.
За допомогою комп’ютерного моделювання вчені кілька разів підтвердили, що кристалічну форму «скляного» літію можна створити за допомогою спеціальних хімічних реакцій.
На думку дослідників, адаптація і використання такого матеріалу дозволили б створити акумулятори з набагато більш високими показниками енергетичної щільності.
Ключова проблема — складність у виготовленні подібних склоподібних металевих структур.
Але автори відкриття заявляють, що ці аморфні активні метали дозволять зробити справжній прорив у різних галузях, враховуючи біомедицину, нанотехнології і мікроелектромеханічні системи.
Як уже писав НВ, нещодавно в Toyota заявили про розробку твердотільного акумулятора, який можна буде повністю зарядити всього за 15 хвилин.
Зараз більшість виробників використовують рідкі електроліти для батарей своїх електрокарів, що вважається менш ефективним і безпечним, ніж твердотільні акумулятори.
У Toyota заявили про розробку комірок для твердотільної батареї у формі невеликих пластин, які ізольовані у спеціальних мішечках і зібрані в окремі модулі.
У якості електроліту тут використовується сірка, яка, за словами японських інженерів, більш ефективно переносить іони літію між негативно і позитивно зарядженими електродами.
Крім повної зарядки у 15 хвилин, така батарея повинна забезпечити високу питому щільність енергії, запас ходу, тривалий термін експлуатації, безпеку і можливість експлуатації в екстремальних температурах.
Всі перераховані аспекти є ключовими проблемами діючих акумуляторних батарей для електрокарів на основі рідких електролітів.
Toyota розробляє нові батареї з іншою японською компанією — Panasonic, яка також є постачальником акумуляторів для Tesla. Технологію планували представити на Олімпійських іграх у Японії влітку 2020-го, але літню олімпіаду цього року перенесли на 2021-й.
У компанії говорять, що обмежене виробництво нових твердотільних акумуляторів почнеться у 2025-му, а поки вони встановлені тільки на деяких концепт-карах Toyota.