Зарадзіце 70% новага прарыву за некалькі хвілін

Літыевыя батарэі – гэта знаёмыя электронныя прадукты, якія цяпер выкарыстоўваюцца ў мабільных тэлефонах, ноўтбуках і электрамабілях. Але літыевыя батарэі таксама вядомыя сваім доўгім і кароткім тэрмінам службы. Нядаўна каманда з сінгапурскага Наньянского тэхналагічнага універсітэта (Nanyang Technological University) распрацавала новы тып хуткага. Гэтую батарэю можна цалкам зарадзіць на 70% магутнасці за дзве хвіліны і выкарыстоўваць яе на працягу 20 гадоў, што ў 10 разоў даўжэй, чым акумулятар на той момант.

Літыевыя батарэі ў асноўным складаюцца з інфармацыі аб станоўчых электродах (напрыклад, літый-кобальтавага кіслароду), электраліта і інфармацыі адмоўных электродаў (напрыклад, графіту). У працэсе зарадкі іёны літыя выпадаюць у асадак з літый-кобальта-кіслароднай рашоткі анода і ўбудоўваюцца ў лускаваты графіт праз электраліт. У працэсе разраду іёны літыя выходзяць з рашоткі графіту і ўстаўляюцца ў літый-кобальтавы кісларод праз электраліт. Літыевыя батарэі таксама называюць батарэямі-качалкамі, таму што яны пераносяцца паміж станоўчым і адмоўным электродамі падчас зарадкі і разрадкі. У апошнія гады навукоўцы распрацоўваюць новыя тыпы літыевых батарэй, асабліва літыева-серныя батарэі вялікай ёмістасці, літыева-кіслародныя батарэі і нана-крэмніевыя батарэі, але з-за іх хаатычнага складу, высокага кошту і кароткага тэрміну службы ўзнікае мноства эфектаў. не былі павышаны.

Традыцыйныя літыевыя батарэі немагчыма хутка зарадзіць, у асноўным з-за характарыстык бяспекі графітавых электродаў. Пры працы батарэі на паверхні электрода ўтвараецца цвёрдая электролітная мембрана, якая будзе блакаваць крокі іёнаў літыя і запавольваць іх хуткасць. Адметнай асаблівасцю гэтага новага тыпу літыевых акумулятараў з’яўляецца тое, што ў якасці катода замест традыцыйных графітавых матэрыялаў выкарыстоўваецца звышдоўгі гель нанатрубкі з дыяксіду тытана. Гэты новы матэрыял не ўтварае электралітнай мембраны, і іёны літыя могуць быць устаўлены хутка, тым самым дасягаючы хуткай зарадкі. Дзякуючы асаблівай структуры аднамернага наногеля дыяксіду тытана, новы акумулятар дасягнуў прарыву ў тэрмінах службы, які можна перапрацоўваць дзесяткі тысяч разоў. Па кошце сутак яго можна выкарыстоўваць больш за 20 гадоў. Акрамя таго, дыяксід тытана (шырока вядомы як дыяксід тытана), які выкарыстоўваецца ў дадзеным даследаванні, мае нізкі кошт, простую апрацоўку, добрую паўтаральнасць, высокую надзейнасць і можа быць бесперашкодна злучаны з існуючай тэхналогіяй, а перспектывы яго прамысловага прымянення вельмі шырокія.

Літыевыя батарэі выйшлі ў 1970-я гады. У 1991 годзе Sony прадставіла першыя камерцыйныя літыевыя батарэі, якія зрабілі рэвалюцыю ў спажывецкай электроніцы. Нягледзячы на ​​тое, што літыевыя батарэі шырока выкарыстоўваюцца, час іх службы і тэрмін службы не дасягнулі эфектыўных прарываў, што таксама абмяжоўвае хуткае развіццё электрамабіляў і іншых галін прамысловасці. Гэты новы прарыў можа мець шырокі ўплыў у многіх галінах. У мабільных прыладах новыя батарэі могуць прадухіліць абавязковае экранаванне некаторых электронных прылад. Прамысловасць электрамабіляў таксама атрымае вялікую карысць не толькі таму, што час зарадкі можна скараціць з некалькіх гадзін да некалькіх хвілін, але і таму, што карыстальнікам не трэба будзе мяняць дарагія батарэі (коштам каля 10,000 XNUMX долараў) для далейшага прасоўвання пераваг электрамабілі.

Аднак у гэты час развіццё літыевых батарэй сутыкаецца з вузкім месцам: калі вы хочаце павялічыць ёмістасць, вы павінны ахвяраваць хуткасцю зарадкі і тэрмінам службы, што цяжка падтрымліваць высокую ёмістасць. У будучыні для замены батарэек, з аднаго боку, неабходна прасунуць даследаванні па такіх прыкметах бяспекі, як цвёрдыя і напаўцвёрдыя электраліты, з другога боку, неабходна паскорыць даследаванні і распрацоўкі вялікіх ёмістасцяў. катодныя дадзеныя для дасягнення прарыву ў шчыльнасці энергіі літыевых батарэй. Такім чынам, станоўчы і адмоўны электроды і дадзеныя аб электраліце ​​батарэі павінны працаваць разам, каб дасягнуць большага прагрэсу ў плане формы і ёмістасці.