Создана сверхбыстрая версия железо-никелевых батарей

Создана сверхбыстрая версия железо-никелевых батарей

Учёные из Стэнфордского университета (США) создали сверхбыструю версию железо-никелевых батарей, заряжающихся и разряжающихся со скоростью суперконденсаторов. Если производство таких аккумуляторов окажется относительно недорогим, электромобили и гибриды ждут серьёзные перемены.

Железо-никелевые аккумуляторы появились в XIX веке, а их масштабные продажи начались в начале XX столетия, причём занимался этим проповедник тогдашнего электромобилестроения Томас Эдисон. Кстати, оснащённый ими Detroit Electric, выпуск которого начался 105 лет назад, имел гарантированную дальность в 130 км пробега и максимальную (продемонстрированную на испытаниях в Детройте) - в 340 км, что равно нынешним показателям. (Заметим, что жене Генри Форда такое авто нравилось больше продукции её мужа и его конкурентов, отчего она с удовольствием использовала Detroit Electric в качестве личного транспорта.) В отличие от современных электромобилей, его аккумуляторы не были литиевыми, значительно более дорогими и нуждающимися в замене каждые шесть лет. Железо-никелевые батареи не только имеют ресурс в 30-50 лет, они ещё и значительно компактнее, исключительно устойчивы к вибрациям и тряске, а также к ударам и высоким температурам.

Тут не будет лишним напомнить, что серийные литиевые аккумуляторы гибрида Chevrolet Volt вполне успешно взорвались на испытаниях в 2012 году, покалечив несколько человек. Именно из-за устойчивости к вибрации и нагрузкам железо-никелевые батареи применялись в своё время как источник питания в немецкой крылатой ракете V-1 и баллистической ракете V-2. Короче говоря, казалось бы, это идеальная альтернатива литиевым: они даже в производстве дешевле, а в пересчёте на год службы цена их почти на порядок меньше.

И тем не менее у них есть минус, и большой. Мгновенная отдача энергии не превышает 100 Вт/кг - следовательно, в электромобиле мощностью хотя бы в 50 кВт их понадобится не менее полутонны. У литиевых батарей показатель в 2,5 раза выше, то есть абсолютный вес аккумуляторов на их базе может быть настолько же ниже. Нельзя сказать, что литий в этом отношении вполне эффективен: в том же Chevrolet Volt, чтобы разместить все батареи, их пришлось вынести в салон, на место среднего заднего пассажира. (А вдруг рванёт?) Поэтому и ранние Honda FCX Clarity, и KERS в «Формуле-1» используют не их, а суперконденсаторы, имеющие гораздо меньшую ёмкость, но практически мгновенно отдающие энергию.

Стэнфордские исследователи попробовали вырастить железный электрод железо-никелевого аккумулятора на графеновой одноатомной (в толщину) пластинке, а никелевый электрод (точнее, из гидроксида никеля) - на углеродной нанотрубке со стенками из 10 слоёв.

И вот что вышло. Новая железо-никелевая батарея полностью заряжалась за 120 с и отдавала всю энергию за 30 с. По словам учёных, время зарядки и разрядки уменьшилось в 1 000 раз в сравнении с обычными аккумуляторами такого типа. Разработчики объясняют столь головокружительный эффект тем, что сверхтонкие углеродные подложки существенно облегчают жизнь электронам, которые без проблем попадают на электроды, а от них к потребляющему прибору.

Увы, энергетическая плотность новых батарей осталась традиционной - 50 Вт•ч/кг, что в 4-5 раз меньше, чем у лития. Однако для гибридов это не столь важно: там вес литиевых аккумуляторов нужен только для того, чтобы обеспечить возможность чисто электрического движения на небольших скоростях, и большая ёмкость требуется куда меньше быстрой зарядки и отдачи электричества батареей.

Кроме того, новое устройство может найти применение в качестве вспомогательных накопителей. Дело в том, что зарядка литиевых аккумуляторов весьма неспешна, и регенеративное торможение, когда вращение колёс преобразуется в запасаемую батареей энергию, может быть только очень плавным, что для большинства ситуаций, когда водитель жмёт на тормоза, не походит. Поэтому, если вы нажали на тормоз хоть чуть-чуть сильнее, чем «еле-еле», в электромобиле включаются обычные дисковые тормоза, изнашиваясь и преобразуя энергию (которую можно было бы запасти) в нагрев окружающего воздуха и тормозной жидкости. Даже небольшая, 5-10-килограммовая железо-никелевая батарея могла бы существенно увеличить эффективность регенеративного торможения, а также повысить пиковое питание электромоторов при разгоне.

Источник: cleandex.ru

Похожие новости:
Ученые увеличили КПД прозрачных солнечных батарей
Специалисты из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали эффективные прозрачные солнечные батареи. Это изобретение было сделано еще в прошлом году, но сейчас его создатели вдвое увеличили КПД батарей, сообщает «Азиатский репортер». Ученые из Калифорнийского института в Лос-Анджелесе смогли значительно увеличить эффективность прозрачных ..
2013-07-31 2768 0 Технология
0
Новый метод повысит мощность солнечных батарей
Команда исследователей из Имперского колледжа в Лондоне обнаружила, что если разместить множество цилиндрических алюминиевых шипов на вершине солнечных батарей, то это может значительно повысить количество света, которое будет захватываться поглощающем слоем солнечных батарей, что повысит их мощность больше ..
2013-10-24 2394 0 Технология
1
Новые японские батареи увеличат время работы смартфонов
Деловая газета Nikkei сообщила о новой инновационной технологии японских ученых. Компания Shin-Etsu Chemical разработала новейшую технологию производства литий-ионных аккумуляторных батарей. В состав батарей будет входить новый компонент, который увеличит емкость элементов питания ..
2013-08-3 2171 0 Технология
0
Новая технология увеличивает КПД солнечных батарей
По словам ученых, материал, который разделяет частицы света на несколько пакетов энергии в конечном счете может сделать работу солнечных батарей более эффективной. Материал, известный как пентацен (pentacene), находясь в тонком слое покрытия солнечной батареи, может ..
2013-04-21 3246 0 Технология
0
Будущие батареи будут работать на сахаре
Исследователи из Токийского научного университета обратили свой пристальный взор на сахар в надежде, что с помощью данного продукта питания наконец-то удастся решить проблему растущих расходов, связанных с созданием литий-ионных батарей. Возможно, ученые обнаружили идеальный компонент для создания ..
2012-10-5 2267 2 Технология
0
Ученые США знают, как сделать крышу солнечной батареей
Солнечные батареи до сих пор производятся только специализированными предприятиями, и для их изготовления используются некоторые высокотоксичные вещества, такие как хлорид кадмия. Однако исследователь из Колледжа Св. Марии в штате Мэриленд говорит, что скоро мы сможем создавать солнечные батареи, просто рисуя их на подходящей для этого ..
2015-10-11 1761 0 Технология
1
Tesla раскрыла планы по строительству "гигафабрик"
Tesla строит целый комплекс заводов Gigafactory, на которых компания собирается выпускаться аккумуляторные батареи нового поколения и солнечные панели. Планы компании по их строительству довольно обширные. Первую такую «гигафабрику» по производству аккумуляторных батарей Tesla строит в пустыне в Неваде, ..
2017-03-05 5560 0 Технология
0
В Токио открылась Международная экологическая выставка
В четверг в Токио открылась выставка, на которой более 700 компаний и организаций представили свою экологически чистую продукцию. PanaHome, дочерняя компания японского производителя электроники Panasonic, представила дом, крыша которого полностью сделана из панелей солнечных батарей. Представители компании ..
2013-12-13 1335 1 Технология
0
Солнечные батареи обновили сразу два рекорда эффективности
Компания First Solar и Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии сообщили сразу о двух прорывах в технологии тонкопленочных солнечных батарей на основе теллурида кадмия — рекорде эффективности и напряжения, снимаемого с фотоэлементов. Обзор результатов исследований приводит издание MIT Technology Review.First Solar, ..
2016-03-05 2048 0 Технология
0
Солнечные батареи становятся все доступнее
Цена солнечных батарей на протяжении десятилетий медленно снижается. Похоже, что сегодня настроения сместились от простого улучшения к более чем двадцатилетней технологии, которая заключается в улавливании света молекулами красителя: подход, так и не завоевал популярности.Шагом вперед стал «один из важнейших прорывов ..
2012-06-19 1598 0 Технология
0
Листья помогли ученым создать новые солнечные батареи
Сосудистые каналы, которые обеспечивают циркуляцию питательных веществ в листьях, вдохновили на развитие микроканальных солнечных батарей. В новом исследовании ученых из Университета Северная Каролина (NC) Orlin Velev и Hyung-Jun Koo показано, что создание устройств солнечных батарей с каналами, которые ..
2013-08-16 1741 0 Технология
0
Разработана новая технология анодов из кремниевых нанотрубок
Кремниевый анод, используемый в батареях, разрушается в течение нескольких циклов из-за воздействия электролита и деформации. Чтобы преодолеть эту проблему, группа исследователей во главе с Йи Кюи (Yi Cui) из Стэнфордского университета (Stanford University) и «SLAC» разработали кремниевые нанотрубки с двойными стенками, которые ..
2012-05-21 2209 0 Технология
0
Разработаны прозрачные солнечные батареи для окон
Инженеры из Калифорнийского университета в Лос Анджелесе разработали фотоэлементы, которые поглощают свет преимущественно в инфракрасном диапазоне и поэтому обладают достаточной прозрачностью для применения в окнах и экранах электронных устройств. Описание разработки опубликовано в журнале Energy & Environmental Science, кратко ..
2013-07-31 1960 0 Технология
0
В 2016 году в России начнется производство солнечных панелей
В следующем году в России начнется производство солнечных панелей на полупроводниковых гетероструктурах. КПД таких панелей в два раза выше современных, а стоимость – ниже. В разработке панелей принимал участие Жорес Иванович Алферов, российский лауреат Нобелевской премии по физике. «Изобретение ..
2015-09-15 3415 0 Технология
2
Химики удвоили емкость литий-ионных батарей
Сотрудник Высшей технической школы Цюриха Максим Коваленко и его коллеги разработали методику получения нанокристаллов олова, которая позволит почти в два раза увеличить рабочую емкость литий-ионных батарей. Работа химиков опубликована в журнале Journal of the American Chemical Society, ..
2013-04-10 2153 0 Технология
0