Китай продолжает работать над инновациями – Портал PRC.TODAY.
Транспортные средства на новой энергии, работающие от литий-ионных аккумуляторов, сегодня могут преодолевать расстояние более 500 километров по сравнению с менее чем 100 километрами 10 лет назад. Но замена двигателя внутреннего сгорания не может произойти в одночасье. Одна дозаправка занимает от трёх до пяти минут, но для полной зарядки автомобильного аккумулятора может потребоваться не менее получаса.
Все ждут прибытия новой супер батареи, которая сможет заряжаться так же быстро, как вы можете наполнить бак, и теперь мы ближе, чем когда-либо.
В лаборатории профессора Цзи Хэнсина из Университета науки и технологий Китая (USTC) есть супер-батарея с новым электродным материалом, разработанным для сверхбыстрой зарядки.
«Должна быть возможность полностью зарядить аккумулятор за 10 минут. Это позволяет пробегу автомобиля достичь уровня 600 километров за одну зарядку» – сказал Цзи.
Проблемы с существующим электродным материалом батарей
Выбор правильного материала анода – ключ к созданию прочной батареи. Металлический литий имеет самую высокую плотность энергии для хранения энергии. Но вряд-ли вы найдете батарею с анодом из чистого лития, потому что это потенциально опасно.
Когда отрицательно заряженные электроны проходят через внешний провод, в батарее возникает другой поток положительно заряженных частиц, называемых ионами лития.
Ученые обнаруживают, что с течением времени будет всё труднее и труднее равномерно распределить возвращающиеся ионы на электроде. Вместо этого они будут накапливаться на поверхности, создавая то, что называется дендритом.
«Это приводит к образованию структуры, подобной дендриту, которая похожа на бамбук, растущий из земли и достигающий катода. Электроны попадают в батарею, образуя внутреннее короткое замыкание» – сказал Джи.
Поэтому учёные решили заменить металлический литиевый электрод графитовым. Это делает новую батарею более знакомой людям: литий-ионная батарея.
В литий-ионных батареях в качестве анодного материала в основном используется графит. Поскольку графит имеет слоистую структуру, он позволяет ионам свободно перемещаться внутрь и наружу, не создавая дендритов. Однако он имеет меньшую ёмкость хранения энергии.
Новый материал: черный фосфор
Вот где пригодится новый альтернативный материал: чёрный фосфор.
Плохая новость заключается в том, что чёрного фосфора в природе не существует. Его необходимо искусственно производить в лаборатории путём нагревания более распространенного типа красного фосфора до чрезвычайно высокой температуры. Но это не самый большой его недостаток.
«Когда материал с чёрным фосфором хранится в нормальных условиях, его край слоистой структуры нестабилен. Эта структура разрушится. И ионы лития не могут попасть в структуру» – объяснил Цзи.
Поэтому учёным необходимо усилить структуру чёрного фосфора. Джи и его команда начали использовать графит, поскольку он устойчив и имеет слоистую структуру. Для этого учёные поместили графит и чёрный фосфор в одну ёмкость. Быстрое вращение смешивает их и позволяет металлическим шарикам внутри сильно ударить по комбинации.
Металлические шары ударяют по атомам углерода и фосфора под прямым углом. Огромная энергия, производимая при ударе, устанавливает новую связь между ними. Создан новый материал.
Этот новый материал обладает большей ёмкостью. По словам Цзинь Хунчана, исследователя из USTC, в батареях мобильных телефонов в качестве анодного материала обычно используется графит. С чёрным фосфором ёмкость батареи может быть увеличена примерно в четыре раза по сравнению с графитовой.
Если аккумулятор может быть успешно коммерциализирован, и учёные смогут найти подходящие катодные материалы и другие подходящие материалы, можно будет зарядить аккумулятор за считанные минуты.
Новость подготовлена Порталом PRC.TODAY по материалам информационного агентства CGTN.
Если вам понравилась статья или появились вопросы, оставьте ваш комментарий или обсудите эту статью на форуме.
Мини-автомобили на новой энергии приводят в движение рынок электромобилей
Уже лет 15 Ученые Всего мира обещают сверхмощные и быстро заряжаемые аккумуляторы, но что-то никто не преуспел в этом. Где гарантия, что именно в Китае разработают действительно что-то инновационное!? Ведь эти аккумуляторы буквально изменят мир, ежели будут существовать! Верим в Китай и ждем! Но что-то сомнительно все это!