Емкость батарей повысили композитом из кремния и нанотрубок
Группа исследователей из государственного университета Северной Каролины в США создала композитный материал для аккумуляторных батарей. Углеродно-кремниевые электроды обладают повышенной стойкостью к деградации и потенциально могут повысить емкость аккумуляторов в десять раз. Подробности со ссылкой на статью ученых в журнале Advanced Materials приводит официальный сайт университета.
Исследователи отмечают, что о возможности резко повысить емкость батарей за счет кремниевых электродов было известно и раньше, но на практике такое решение было не реализовано. Причиной тому являлось разрушение кремниевых электродов в электролите во время прохождения циклов зарядки и разрядки батареи. Использовав массив упорядоченных углеродных нанотрубок, ученые смогли получить прочный каркас, предотвращающий деградацию кремниевого электрода.
Специалисты, занятые в программе по изучению волоконных и полимерных материалов, использовали два типа упорядоченных нанотрубок.
Они взяли нанотрубки, собранные в лист и наложили их на трубки меньшей длины, но выращенные в виде «щетки» на специальной подложке. Далее полученную объемную сеть нанотрубок покрыли кремнием.
Полученный материал оказался достаточно прочным и при этом гибким: что, как утверждают его создатели, важно для промышленного производства батарей.
По словам разработчиков,
использованный ими в лаборатории процесс допускает масштабирование до промышленного уровня, однако на пути к заводской технологии ученым предстоит решить еще ряд технологических проблем.
Модификация материалов электродов за счет тех или иных наночастиц является распространенным подходом к решению проблемы ограниченной емкости аккумуляторов. Только за последние пять лет прогресс в области разработки и производства литиевых аккумуляторов привел к тому, что стоимость одного киловатт-часа запасенной энергии упала более, чем в два раза.
Комментарии
На этом можно сделать хороший бизнес, организовав производство. Пишите на e-mail:bondarenko2@bk.ru, вышлю чертёж и описание.
мне так подумалось
тогда вместо ионов соли буду электроны и атомы с недостоющими электронами
для меня, человека к сожалению далёкого от науки, это слышится как бред
Есть систему аккукмуляторов, где в качестве электролита - расплавы солей - для них главное поддержание высокой температуры, что очень смложно реализовать, поэтомуу даже имее хорошине емкостные и зарядные характеристики такие аккумуляторы дальше опытных образцов не пошли.
Нужно, что бы все работала при реальных температурах, желательно в диапазоне -40 - +60 градусов.
Не знаю, насколько успешно, но Петрик утверждает, что делает эти нанотрубки.
А в Тамбове где результаты? В этой статье о США, а не о Тамбове...
С точки зрения химика Петрик получает грязь. Разделить смесь нанотрубок, кристаллов графита, возможных кусков графена с различным количеством слоев, фуллеренов, того, что раньше называли аморфный углерод, практически невозможно.
Впервыне сложное строение сажи - техуглерода увидели неще в 60-е годы, но разработчиков интересовала не структура различных ее состовляющих, а всего лишь корлористические свойства и совместимость с лакокраской, поэтому написав в закрытой диссертации, что там присутствуют фрагменты различной формы, видимые только в электронный микроскоп, на этом успокоились
Бывает кого-нибудь консультирую по химическим вопросам
но по сравнению с Вами я ток по верхам
об углеродистых электродах я понятия не имел
из-за чего на них можно повысить ёмкость?
что думаете про развитие конденсаторов за счёт уменьшения растояния между полюсами
там ведь есть проблема диэлектрика с высоким пробойным напряжением, на мой не просвящённый взгляд
В кондесаторах все эти проблемы мне кажется давно решены, если нужен высоковольтный конденсатор , его можно собрать из нескольких низковольтных последовательным включением.
хотя правы, чем больше площадь электродов тем лучше разделяется электролит, но тогда я опять не понимаю, при чём тут графит
с конденсаторами всё не так
из курса физики ёмкость пропорциональна площади и обратнопропорционально растоянию между пластинами.
площад увеличивать - значит увеличивать габарит, со всеми вытекающими
поэтому стремятся уменьшит растояние
последовательно устанавливать конденсаторы, значит уменьшать ёмкость, т.к. растояние между полюсами увеличится
Заряд АКБ - это превращение электродов - в АКБ происходит некая обратимая химическая окислительно-восстановительная реакция, которую при заряде можно повернуть в обратную сторону, а электролит - это лишь среда для переноса соответствующих ионов от анода к катоду и обратно.
т.е. есть смысл развивать площадь чтобы увеличить максимальный импульсный ток, но не ёмкость
вспомните старые советские АКБ, свинцовые пластины делали с прямоугольными отверстиями, потому что эффективная площадь не зависет от отверстий в пластине, а свинец экономится
тем более, уверенней скажу про конденсаторы и экраны
кабели экранируют оплёткой, в которой гостируется площадь покрытия, т.е. отверстия меньше определённого размера, звисящие от частоты ЭМИ не влияют на его свойства
в конденсаторах так же, хоть их производством я не занимаюсь, и курс физики плохо помню, но его можно сделать из пластины с картиной "сетки рабица"
могу сказать, чем меньше неровность материала, тем тоньше можно сделать диэлектрик, тем выше будет ёмкость.
к пластинам прикладывают напряжение, считайте что электрическое поле
которое при помощи силы кулона разделяет атомы диэлектрика притягивая электроны в одну сторону, протоны в другую
сила кулона обратно пропорциональна квадрату растояния, но так как мы используем в своих понятиях напряжение, разность потенциалов а не электрическое поле, то ёмкость это свойство накапливать заряд в зависимости от приложенного напряжения
то получается что ёмкость обратно пропорциональна растоянию
в механизмах электрического поля не учитывает неровность поверхности,
в нашем случае учитывается проекция площади перпендикулярная полю
наклонная поверхность не эффективна, т.к. понятие поля это векторное понятие
принцип его работы электрлитическая реакция
чем больше разнозаряженных ионов электролита у своих полюсов может удержать АКБ, тем выше его ёмкость
и может быть, точно не знаю, эти ионы находятся в тонком приграничном слое (про что я на первых страницах яндекса не прочитал), тогда Вы правы
в этом случае если увеличвать толщину слоя то пойдёт внутренний процесс саморазряда, что наверно в обиходе называет "вскипит" (по этой причине Сименс на АКБ ставит датчики температуры в отличии от РКК Энергия)
напряжение АКБ зависит только от количества банок,
если есть неточность, мысли или уточнения, с радостью выслушаю
Аккумулятор вскипит, если начнется неконтролируемый саморазогрев. В принципе, саморазряд идет всегда