Новые технологии, увеличивающие эффективность аккумуляторов

Пожалуй, единственными недостатками электрических транспортных средств можно считать их относительно небольшую дальность хода, а также то, что их подзарядка занимает слишком много времени. Но, похоже, ученые нашли эффективные решения этих проблем. Сегодня мы расскажем о двух интересных разработках, которые могут увеличить конкурентоспособность электромобилей.

Конденсаторы способны очень быстро заряжаться, но обладают очень малой емкостью. Аккумуляторы, напротив, могут хранить большой объем энергии, но их низкая скорость заряда доставляет неудобства владельцам экологически дружественных автомобилей. По словам Пола Брауна, профессора материаловедения и инженерии, новая разработка обладает лучшими качествами обоих источников питания.

Скорость, с которой обычные батареи способны заряжаться или разряжаться, может быть значительно увеличена за счет преобразования активных компонентов в тонкие пленки. Но, как правило, их емкость недостаточна для хранения большого объема энергии, поэтому им придали трехмерную структуру. Это было осуществлено путем покрытия поверхности тонких пленок самоорганизующимися в решетчатое расположение наноразмерными сферами.

Пространство между и вокруг сфер было покрыто металлом, после чего сферы были расплавлены (или растворены), а металл приобрел пористую структуру. Затем с помощью электрохимической полировки поры расширили, а саму структуру покрыли слоем активного вещества так же, как это делают  с ионно-литиевыми и никель-металл-гидридными (NiMH) аккумуляторами.

Эксперименты показали, что аккумуляторы, оснащенные 3D-пленками, нормально работают в электрических устройствах, а заряжаются и разряжаются от 10 до 100 раз быстрее обычных аналогов. Процессы, используемые системой, легко масштабировать, а также можно эксплуатировать не только в ионно-литиевых и NiMH, но и в любых других типах аккумуляторов.

Таким образом, благодаря увеличению скорости заряда, транспортные средства, которые заряжаются так же быстро, как и автомобиль заправляется бензином, могут появиться уже в ближайшем будущем. Кроме этого, новая технология позволит не только повысить конкурентоспособность электрических машин, но и заряжать телефоны и ноутбуки в течение нескольких секунд или минут.

Вполне вероятно, что данная разработка позволит создать компактную лазерную установку или  автономный дефибриллятор с минимальным временем задержки между импульсами.

Высокопродуктивный ионно-литиевый аккумулятор

Ионно-литиевые аккумуляторы уже несколько лет активно используются в современной электронной технике: мобильных телефонах, ноутбуках, цифровых фотоаппаратах. До настоящего времени их емкости было недостаточно для обеспечения электромобилей значительным запасом хода. Но благодаря новой разработке теперь они могут хранить большое количество энергии и при этом не занимать много места.

Ученые создали обладающий высокой пропускной способностью наноструктурированный олово-углеродный анод, или положительный электрод, и высоковольтный ионно-литиевый катод, или отрицательный электрод. Именно за счет их использования и стало возможным производство ионно-литиевых аккумуляторов с повышенной производительностью, плотностью энергии и номинальной мощностью.

Кроме этого, они обладают исключительно высоким коэффициентом мощности, т.е. могут обеспечивать питание электрических транспортных средств даже при экстремальных температурах. Более того, высокопроизводительные ионно-литиевые аккумуляторы в скором времени уже можно будет приобрести в салонах дилеров.

Финансирование исследования осуществлялось специальной программой Корейского Фонда Науки и Техники. По словам разработчиков, Бруно Скросати, Янг-Кук Сана и их коллег, эксперименты показали, что этот аккумулятор является высокопродуктивным источником питания для электрических транспортных средств.

По материалам gizmag.com, Science Daily