Обычная соль может улучшить аккумулятор — но не спешите солить свои гаджеты

Одним из серьезных недостатков современных типов аккумуляторных батарей является медленная зарядка. В масштабах смартфонов это не так критично, но если говорить об электромобилях — проблема серьезная. Решение нашлось благодаря каменной соли.

Одним из важнейших факторов, влияющих на повсеместное распространение электромобилей, является количество времени, необходимое для подзарядки транспортных средств, обычно работающих от литий-ионных аккумуляторов. Полная зарядка электромобилей может занять от нескольких часов до целой ночи ночи, в зависимости от метода зарядки. Это вынуждает водителей либо ограничивать поездки вдали от своих домов, либо искать "заправки", которые не так широко распространены.

Почему для полной зарядки аккумулятора требуется так много времени, даже если он используется для питания небольших устройств, таких как мобильные телефоны и ноутбуки? Основная причина заключается в том, что устройства, и их адаптеры питания, сконструированы таким образом, что литий-ионные аккумуляторы заряжаются только с медленной контролируемой скоростью. Это функция безопасности, которая помогает предотвратить возгорание, и даже взрывы из-за крошечных жестких древовидных структур, называемых дендритами, которые могут образовываться внутри литиевой батареи во время быстрой зарядки и вызывать короткие замыкания внутри батареи.

Чтобы удовлетворить потребность в более практичной литий-ионной батарее, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) работали с учеными из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL), чтобы провести эксперименты по рассеянию нейтронов на новом типе материала, который может использоваться для более безопасной и быстрой зарядки аккумуляторов . Исследователи получили образцы оксида лития-ванадия (Li3V2O5), неупорядоченной каменной соли, похожей на поваренную соль, но с определенной степенью случайности в расположении ее атомов. Образцы помещались в мощный нейтронный пучок, что позволяло наблюдать активность ионов внутри материала после приложения напряжения.

Обычная соль может улучшить аккумулятор — но не спешите солить свои гаджеты

Материал продемонстрировал желаемые качества для многих аккумуляторных приложений, а именно: высокую скорость накопления заряда и его подготовку к использованию. Во время испытаний материал анода из каменной соли смог передать более 40 процентов своей энергоемкости всего за 20 секунд. Быстрая зарядка и разрядка возможны, потому что материал каменной соли может циклически перемещать два иона лития в свободные места в своей кристаллической структуре и выходить из них.

Использование нейтронографических методов в ORNL позволило исследвоателям понять, как ведут себя ионы, когда мы прикладываем напряжение к материалам. Нейтроны могут легко отслеживать ионы лития и атомы кислорода внутри анода из каменной соли, а использование прибора VULCAN в источнике нейтронов расщепления (SNS) ORNL обеспечило необходимый нам высокий поток нейтронов и разрешение.

VULCAN разработан для нейтронных исследований деформации, фазовых превращений, остаточных напряжений, текстуры и микроструктур в конструкционных материалах.

Исследователи показали, что анод из каменной соли может быть задействован более 10 000 раз с незначительным снижением емкости. Такая долговечность была бы важна для широкого использования.

После проведения всесторонних тестов, при посредничестве Калифорнийского университета, была создана компания Tyfast, которая займется разработкой первых образцов аккумуляторов и зарядных устройств. Первоначально работа будет вестись с разработчиками электрических автобусов.

Читайте также

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Создан фотонный сенсор, способный самостоятельно обрабатывать свет

Создан фотонный сенсор, способный самостоятельно обрабатывать свет

25 ведущих математиков мира предупредили об опасности гонки ИИ за сложными доказательствами

25 ведущих математиков мира предупредили об опасности гонки ИИ за сложными доказательствами

Глава Anthropic призвал мир замедлить гонку искусственного интеллекта

Глава Anthropic призвал мир замедлить гонку искусственного интеллекта

Ученые научились программировать свойства фильтров из природного сырья

Ученые научились программировать свойства фильтров из природного сырья

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

«Розовый шум» во время сна усиливает очистку мозга: новое исследование MIT

«Розовый шум» во время сна усиливает очистку мозга: новое исследование MIT

Травля медведей была привезена в Англию норманнами

Травля медведей была привезена в Англию норманнами

Китовая акула проплыла 54 700 км за 10 лет

Китовая акула проплыла 54 700 км за 10 лет

Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме

Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме