82k
5 лет назад · 2 фото · 3036 просмотров · 45 комментариев
Химики СПбГУ создали новый тип аккумулятора (2 фото + 1 видео)
Метки: #Россия #СПБГУ #аккумулятор #наука
который может заряжаться в 10 раз быстрее литий-ионного, а также является более безопасным — как с точки зрения вероятности возгорания, так и последствий его утилизации для окружающей среды.
По словам руководителя группы ученых, профессора кафедры электрохимии СПбГУ Олега Левина, в качестве материалов, которые могли бы стать основой для новых аккумуляторов, химики рассматривают редокс-активные нитроксилсодержащие полимеры. Им свойственны высокая плотность энергии (количество энергии на единицу объема) и скорость зарядки и разрядки в результате окислительно-восстановительных реакций. Использование таких полимеров затрудняет их недостаточная электрическая проводимость — она препятствует накоплению заряда даже при использовании добавок с высокой проводимостью, например угля.
Чтобы решить эту проблему, ученые СПбГУ синтезировали полимер на основе комплекса никель-сален (NiSalen). Молекулы этого полимера выступают в качестве молекулярной проволоки, на которую прикреплены энергоемкие нитроксильные фрагменты. Такая молекулярная архитектура материала позволяет добиться одновременно высоких мощностных, емкостных и низкотемпературных характеристик.
"Аккумулятор, созданный с использованием нашего материала, будет заряжаться за считаные секунды — примерно в десять раз быстрее, чем литий-ионный. Мы уже выяснили это в результате экспериментов. Однако на данном этапе он отстает от них на 30–40 % по емкости. Сейчас мы работаем над увеличением этого показателя при сохранении скорости заряда-разряда." - профессор кафедры электрохимии СПбГУ Олег Левин.
Метки: #Россия #СПБГУ #аккумулятор #наука
Чтобы успешно заменить литий-ионнные аккумуляторы, нужно превзойти их по 4 показателям:
1) Более быстрая зарядка (есть)
2) Большая емкость, хотя бы в 1,5 раза (пока нет)
3) Большее или равное количество циклов заряда/разряда (тут вопрос, сколько?)
4) Цена (тут тоже вопрос)
учтите важнейшее обстоятельство (я писал об этом ниже): материалы, которые используются сейчас в батарейках - редкоземельные элементы. обладанием ими в промышленных объёмах может похвастаться всего 2 страны: Россия и (в большей степени) Китай.
по эффективности, по соотношению цена/выхлоп из ЛиОн батареек японцы уже выжали последние капли, оптимизировать нечего. редкозёмы будут расти в цене по мере распостранения электротранспорта, достигая неприличных цен (2 монополии! - мы и Китай). Кстати, Китай уже ограничил продажу редкозёмов в расчёте именно на своё производство батареек (не в курсе, ограничили ли мы).
фактически массовый электротранспорт не может состояться на ЛиОн, нужна доступная альтернатива.
даже если ёмкость ниже, то цена/доступность полимера с углевой пылью и скорость заряда выбьют любые другие химические батареи с этого рынка и машины на полимерных батарейках будут доступными.
а при цене полимерной авто = бензиновой уже будет не важно, должен ты "заправляться" каждые 300 км или только 200.
> 3) Большее или равное количество циклов заряда/разряда (тут вопрос, сколько?)
нашёл ответ на ваш вопрос. 2000. это в 2-4 раза больше, чем ЛиОн
Тогда по этому пункту +
Есть огромное число веществ, которые можно использовать для сохранения энергии так же, как это делают литиевые аккумуляторы. При этом всем есть огромное число ограничений - по скорости заряда/разряда, скорости саморязряда, влияния температуры, способности отдавать высокие токи и т.д. и т.п. Такие вещества открывают каждый месяц. Когда-то мы доведем одно из таких веществ хотя бы до емкости литиевых аккумуляторов, но в целом такие открытия происходят регулярно и ничем особенно не примечательны до тех пор, пока они не найдут своего практического применения.
Батарейки на радиоактивных элементах способны служить десятилетиями, но их никогда не будут продавать для бытовых нужд. То же самое и с этими открытиями и новыми аккумуляторами.
Ну да,да вот ,да мы ,да я вот профессор.Ни чё не поняЛ .Ты создай сначала ,если взялся,покажи ,что он лучше,а если такой же, но дешевле,легче,меньше,безопасней.Тогда можешь хвастать.Атак - только пустышка блохера,засветиться и покалякать.
ТЗ выполнено, на изобретение оформляется патент.
А вы пейте поменьше и жизнь сразу пойдёт на лад.
У меня к создателям есть пара вопросов:
1. Сколько будет стоить такой аккумулятор?
2. Как быстро будет наступать деградация?
Если он будет нормально работать только неделю и стоить, как паровоз, то это очередное "колесо Даюнова".
> Принимали участие в проекте?
нет, я немного в другой области. просто общаясь с заграницами и имея возможность сравнить, не склонен видеть российскую науку и образование в черном цвете :)
кроме того, если погуглить несколько глубже, то обнаружится, что государство просто-напросто дало грант на разработку по ТЗ, а учёные просто-напросто это ТЗ выполнили.
и эта разработка будет запатентована в ближайшее время.
кроме того, гугление только по СПбГУ показывает, что в области хранения ээ это не единственная разрабатываемая тема.
так что вполне может получится ситуация, когда Теслы будут ездить на батарейках, делающихся в РФ или изготовленных по лицензии.
ну а поскольку Росатом всех почти подмял, то и заправляться зачастую на заправках РосАтом, ну или электронами из росатомских недр. (они уже более 10 лет как лидеры по запасам и разработкам).
так что отказ от нефтюшки с газиком ничего не даст в плане мечтаемой многими ненужности "страны-бензоколонки" :)
> мы получим такую же профанацию попыток создать нечто новое, как и масковские > PowerWall, Тесла и прочие "туннели".
- а зачем? этими вещами есть смысл баловаться, когда нет интереса решать другие насущные проблемы и есть много бесполезных денег. по мне - так сделать уникальную батарею, запатентовать её и получать огромные деньги со всего мира значительно важнее, чем построить тоннель с игрушечным поездом.
Эх, батенька! Дело тут не в науке. Наука в России (и СССР в том числе) никогда на вторых ролях не была. А вот на практике...
Так что мы тут не о науке, а о коммерции. Чаще всего, в нынешнее время, все крики в сети о "создали", "впервые в мире", "уникальное", "нет аналогов" и прочие вопли, сводятся в продавливании прибыли для себя. (Подчёркиваю! Не только в России, а во всём мире) Причём прибыли на пустом месте. Прибыли не только в коммерческих... Нет, чаще в коммерческих, конечно, но и в политических тоже. А за всем этим кроются лишь "фанфары".
И вот когда мне начинают показывать красивые картинки с гирляндами лампочек для иллюстрации "нового и неповторимого, без аналогов спасающих мир", то позвольте усомниться в действительности описываемого.
И да. Я допускаю... Вернее надеюсь на то, что кто-нибудь, когда-нибудь найдёт средство получать энергию непосредственно от соседней звезды и сохранять её всю без потерь в аккумуляторе размером с гранёный стакан и так же не исключаю возможности, что это будут именно российские учёные!... Но на данном этапе развития науки и техники, учитывая нынешнюю коммерциализацию всего (иначе говоря - отказ от любой мечты или идеи, которая не принесёт сиюминутной прибыли), я думаю, что и в данном случае всё останется на стадии получения грантов и "красивых картинках с лампочками".
Однако, было бы неплохо, если бы всё оказалось действительно так, как об этом рассказывают.
энергия звёзд - это, конечно, красиво. но если никто не успеет пропихнуть аналогичный патент с запада, российские учёные, сделавшие данную разработку за государственный счёт, российская наука и российское государство поимеет дополнительный источник прибыли.
а это значит, что те учёные, которые разработали новую батарейку будут хорошо жить , вкусно кушать, придумывать новые вещи и воспитывать новые поколения успешных студентов.
я думаю, это хорошо.
кроме того, сие является примером того, о чём не любят говорить - государство всё-таки даёт учёным деньги на целевые разработки в стратегических областях и ТЗ даже иногда выполняются. успех реализации потенциала данного гранта мы сможем, я думаю, оценить в ближайшие годы.
если есть время повникать. У меня, к сожалению, не хватит ни времени, ни знаний:
https://pure.spbu.ru/ws/portalfiles/portal/49678235/_2_2019.pdfhttps://pure.spbu.ru/ws/portalfiles/portal/49678235/_2_2019.pdf
она препятствует накоплению заряда даже при использовании добавок с высокой проводимостью, например угля.....
.
Уголь имеет высокую проводимость ?
Если заморозить до -273,15 C
замечательную батарею сделали.
а главное удобную. )
более чем достаточную, правда под "углем" обычно подразумевают графит, собственно щетки моторов, инертные электроды в электрохимии...
ах да, в обычных батарейках(тех самых) именно конкретно угольный анод, можешь расковырять проверить
тогда сравни пожалуйста графит с другими материалами
сравнил, это что то меняет?
в СПбГУ уже послал эту табличку, ни типа "посоны не тратте время вы тупые"?
Уже лет 10 каждый год создают убийцу литий ионных аккумуляторов. А воз и ныне там.
что значит 10 лет? заказ поступил в 2016м, разработка закончена в 2020м.
ну, да, сенсация.
Теперь и не знаю, что выбрать для телефона. Обычный аккум, который на быстрой зарядке до 100% заряжается минут 40 - 50 и имеет 4 000 мач, или новый, который на считанные секунды (кста, уже посчитали?) заряжается до 100% но с емкостью 2400 мач, при таких же размерах, как и обычный аккум на 4 т. мач.
у-ти боземой!
таким как ты, наверное, в автосервисе подключают зарядник для сотика вместо дохлого аккума к движку :)
сам то хоть понял, что написал?
Ну, я бы определённо выбрал тот, который заряжается за секунду.
Воткнуть на секунду в розетку, чем заражать дольше, но реже, гораздо практичнее.
Однако речь ведь не о смартфонах. Эта тема вообще не принципиальна. Речь о транспорте, например. Имея аккумулятор, способный зарядиться за секунду, уже можно начинать думать об электротранспорте. Даже если его, аккумулятора, будет хватать километров на 200.
я-то- прекрасно. а ты? или у тебя батарейки только в смартфоне?
существует ещё одна важная проблема, которую решает изобретение Санкт-Петербургских учёных - стоимость аккумулятора из-за наличия в них редкоземельных металлов.
редкозёмами могут похватсться только, пожалуй, Россия и (в бОльшей степени) Китай.
если продолжать делать батарейки старыми методами - редкозёмы либо закончатся, либо будут по цене платины и ни о какой повальной электрификации транспорта можно не мечтать
Вообще-то я выше об этом уже писал. Вернее задавал вопрос о стоимости. Который, кстати, не всегда определяет стоимость материалов. Дорогим может быть и технологический процесс, например. Скажем, количество затраченной энергии на изготовление аккумулятора.
может быть.
но интуиция мне подсказывает, что полимер с угольным порошком, вероятно, изготовить всё-таки дешевле даже уже сейчас :)
не только в смарте. Для меня определяющим является именно емкость аккума, а не скорость зарядки.
как то про электротранспорт не подумал.
Вот видите, вы много о чём не подумали. :)
А рабочий инструмент на батареях, например?
"Для меня определяющим является именно емкость аккума"
Кстати, как вы считаете, в вашем смарте часы ходят от аккума?
как по мне, очень быстрая зарядка имеет смысл только для автомобилей (не для всего транспорта, т.к. те же электроавобусы можно не спеша зарядить за ночь).
Все остальное быстро заряжать не имеет принципиального смысла. Тот же смарт можно подзарядить от банки.
ну вот я банально пользуюсь электрической газонокосилкой. батарея к ней составляет 70% всей цены. мне жаль покупать вторую. я кошу половину участка 15 минут, потом ставлю батарею заряжаться на 1 час и докашиваю ещё за 15.
полимерная бы стоила, очевидно, дешевле и заряжалась за 3 минуты. а то, что газонокосилка потяжелела бы на 0.5 кг - пофиг.
или шуруповёрт/дрель.
да половина рабочего инструмента сейчас на батарейках.
из электрического беспроводного инструмента у меня только шуруповерт. Не редко целый день его юзаю. На него у меня два аккума и проблем с питанием нет.
автомобильный аккумулятор уже меняли? :)
полимер, по заявлению учёных, хорошо работает и при низкой температуре
судя по другим статьям тех же авторов, циклов перезарядки их материала - в 2-4 раза больше обычного.
менял конечно. На обычном (свинцовом) аккуме вообще проблем не было. Мороза -20 стартовал без нареканий. Если во время обслуживать, то и проблем не будет. Отходит два заявленных производителем срока эксплуатации.
Свинцовый аккум не стоит столько, что бы париться по количеству зарядок. Да и зарядку там определить не пойми как. Расход заряда только при старте или если сидишь с выключенным движком и на аккуме слушаешь музыку.
Опять ионистор изобрели?
нет, аккумулятор.
ну если они его сделают по стоимости сравнимой с li-ion, то было бы круто;)
я вот про ионисторы знаю лет 20(такой ни*ху*я себе кондер придумали), но ни разу не видел их применения, на*х*уя они?
В системе "Старт-стоп" автомобиля часто видел, он запускает через генератор двигатель, также видел в start jumper - не надо никаких аккумуляторов. Хорошая вещь