Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Экспертно-аналитический центр»
Москва, ул. Талалихина, д. 33, стр. 4. Телефон: (495) 663-20-13

Дата публикации: 04 февраля 2020 г.

В MIT разработали новую долговечную батарею

Команда MIT разработала литий-металлический анод, который может увеличить долговечность и плотность энергии будущих батарей.


Новое исследование, проведенное инженерами в Массачусетском технологическом институте (Massachusetts Institute of Technology, MIT) может привести к тому, что батареи смогут накапливать больше энергии и будут работать дольше.

Новая концепция электродов разрабатывается в лаборатории Джу Ли (Ju Li), профессора ядерной энергетики, материаловедения и инженерии (Battelle Energy Alliance of Nuclear Science and Engineering). 

Статья об исследовании опубликована в журнале Nature, в соавторстве с Юмингом Ченом (Yuming Chen) и Цзыцяном Ваном (Ziqiang Wang) из Массачусетского технологического института, и с 11 другими  учеными из MIT, Гонконга, Флориды и Техаса.

Конструкция является частью концепции разработки безопасных полностью твердотельных аккумуляторов без использования жидкого или полимерного геля, обычно используемого в качестве электролитного материала между двумя электродами аккумулятора. Электролит позволяет ионам лития перемещаться взад и вперед во время циклов зарядки и разрядки батареи, и полностью твердотельный вариант может быть более безопасным, чем жидкие электролиты, которые обладают высокой летучестью и являются источником взрывов в литиевых батареях.

Исследователи разработали трехмерную наноархитектуру в виде сотоподобного массива шестиугольных трубок MIEC, частично наполненных твердым металлическим литием для формирования одного электрода батареи, но с дополнительным пространством, оставленным внутри каждой трубки. Когда литий расширяется в процессе зарядки, он течет в пустое пространство внутри трубок, перемещаясь как жидкость, даже несмотря на то, что он сохраняет свою твердую кристаллическую структуру. Этот поток, полностью ограниченный внутри сотовой структуры, снимает давление от расширения, вызванного зарядкой, но без изменения внешних размеров электрода или границы между электродом и электролитом. Другой материал, ELI, служит важнейшим механическим связующим между стенками MIEC и слоем твердого электролита.

«Мы разработали эту структуру, которая дает нам трехмерные электроды, такие как соты», - говорит Ли. Пустые пространства в каждой трубе структуры позволяют литию «ползти назад» в трубы, и «таким образом, он не создает напряжения для растрескивания твердого электролита». Расширяющийся и сжимающийся литий внутри этих труб движется и снаружи, как поршни двигателя автомобиля внутри цилиндров. Поскольку эти структуры построены в наноразмерных размерах (трубы имеют диаметр от 100 до 300 нанометров и высоту в десятки микрон), в результате получается «двигатель с 10 миллиардами поршней с металлическим литием в качестве рабочей жидкости». Ли говорит: «Новая система может обеспечить безопасные аноды, которые весят всего на четверть больше, чем их обычные аналоги в литий-ионных батареях, при том же объеме хранения. В сочетании с новыми концепциями для облегченных версий другого электрода, катода, эта работа может привести к существенному снижению общего веса литий-ионных аккумуляторов». 

Так, команда ученых надеется, что новая разработка может привести к тому, что мобильные телефоны будут заряжаться один раз в три дня и они не будут тяжелыми и громоздкими.

Источник: news.mit.edu

← предыдущая новость следующая новость →
Популярные издания ФГБНУ «Аналитический центр»
Издания 2019 года

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий

Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2).

Доступна электронная версия печатного издания.


Экологический мониторинг окраинных морей России

Монография / А. И. Вялышев, В. М. Добров, А. А. Долгов, Б. А. Нерсесов, Н. А. Римский–Корсаков. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр», 2019. – 240 с. (ISBN 978-5-904670-55-9).

Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →

Документ был изменён 11.11.2019 в 10:50.

Онлайн-курс
Организация системы внутреннего контроля в организациях, подведомственных Минобрнауки России
подробнее о программе
Поиск данных
об аттестации
педагогических работников
Издания Центра