Алюминий-ионные батареи со сверхбыстрой зарядкой: объясняем основательно


Ученые Стэндфордского университета совсем недавно изобрели современный высокопроизводительный алюминиевый аккумулятор, который способен заряжаться за короткий промежуток времени. Плюс ко всему, он обладает повышенной долговечностью и стоит недорого. Как говорят исследователи, именно за такой технологией будущие, ведь именно она является отличной альтернативой. В этой статье мы расскажем вам, что такое алюминий-ионные батареи со сверхбыстрой зарядкой и почему за ними будущие.Алюминий-ионные батареи со сверхбыстрой зарядкой

Блок: 1/4 | Кол-во символов: 487
Источник: http://DekorMyHome.ru/remont-i-oformlenie/aluminii-ionnye-batarei-so-sverhbystroi-zariadkoi.html

Что собой представляют алюминий-ионные батареи со сверхбыстрой зарядкой

Профессор химии Стэндфордского университета Хонгжие Дай сказал – «Нам удалось изобрести алюминиевый  аккумулятор, который даст нам возможность заменить существующие устройства хранения электрической энергии. К ним можно отнести: щелочные батареи (вредные для окружающей среды) и литий-ионные батареи (иногда взрываются). Все эти устройства требуют доработок, а мы создали лучшее устройство, которое никогда не загорится, даже если вы сделаете несколько десятков сквозных отверстий». Также узнайте, что собой представляет солнечная батарея Power Bank и почему производители так нагло врут нам. Алюминий-ионные батареи со сверхбыстрой зарядкой

Первые упоминания про такие аккумуляторы были напечатаны в газете Nature, там они позиционируются как быстро зарядные ионные аккумуляторы.

Как говорят эксперты и научные деятели, алюминий уже давно стал привлекательным материалом для изучения. Он имеет довольно маленькую стоимость, при низкой горючести и высокой емкости своего заряда. Однако возникали сложности на том этапе, когда необходимо было придумать, как его использовать в работе аккумуляторов. Именно это и удалось научным деятелям Стэндфордского университета.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 1191
Источник: http://DekorMyHome.ru/remont-i-oformlenie/aluminii-ionnye-batarei-so-sverhbystroi-zariadkoi.html

Батарейка из лимона: два варианта


Для первого варианта вам будет нужен:

  • собственно лимон;
  • оцинкованный гвоздь;
  • 2 небольших отрезка медной проволоки;
  • медная монетка;
  • небольшая лампочка.

Процесс работы таков:

  1. Сделайте на фрукте два надреза на некотором расстоянии друг от друга.
  2. В один надрез поместите гвоздь, а в другой — монетку.
  3. И к гвоздю, и к монете подсоедините по кусочку проволоки. Вторые концы этого импровизированного проводка должны соприкасаться с контактами лампочки.
  4. И все — да будет свет!

Самодельную батарейку из кислого фрукта можно сделать и с помощью:

  • одного того же лимона;
  • канцелярской скрепки;
  • лампочки;
  • 2-х отрезков изолированной медной проволоки диаметром 0,2-0,5 мм и длиной 10 см.

Алгоритм следующий:

  1. Зачистите 2-3 см изоляции на концах каждой из проволок.
  2. Прикрепите оголенную часть одного проводка к скрепке.
  3. Сделайте в лимоне два надреза в 2-3 см друг от друга — по ширине скрепки и для второго проводка. Вставьте эти элементы во фрукт.
  4. Свободные кончики проволоки приложите к контактной части лампочки. Если она не загорелась, значит, выбранный лимон не достаточно мощен — последовательно соедините несколько фруктов между собой и повторите опыт.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1158
Источник: https://www.tarifan.ru/yota/grafitovye-akkumulyatory-svoimi-rukami-alyuminii-ionnye-batarei-so/

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 147
Источник: http://forum.xumuk.ru/topic/184999-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%82-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%B0%D0%BB%D1%8E%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D0%BE-%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D0%B1%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%B8/

Батарейка из картофеля


Запаситесь:

  • двумя картофелинами;
  • тремя проводами с зажимами;
  • двумя хромированными гвоздями;
  • двумя медными гвоздями.

Итак, как сделать батарейку из клубней:

  1. Дайте условное обозначение каждой из картофелин — «А» и «Б».
  2. В края каждого из клубней воткните по хромированному гвоздику.
  3. В противоположный край — медный гвоздь. В теле картошек гвозди не должны пересекаться.
  4. Возьмите какое-либо устройство, питающееся от батарейки, выньте ее и оставьте отсек открытым.
  5. Первый провод должен соединить медный штырек клубня «А» с положительным полюсом в отсеке батарейки.
  6. Второй провод соединяет хромированный штырек картофелины «В» с отрицательным полюсом.
  7. Последний провод соединяет хромированный гвоздь клубня «А» с медным гвоздем клубня «Б».
  8. Как только вы замкнете таким образом все провода, картошка начнет питать устройство энергией.

Картофель в этом опыте можно заменить на банан, авокадо или любой из цитрусовых.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 919
Источник: https://www.tarifan.ru/yota/grafitovye-akkumulyatory-svoimi-rukami-alyuminii-ionnye-batarei-so/

Применение батарей со сверхбыстрой зарядкой

Батареи такого типа могут быть использованы для хранения большого количества энергии в электросетях.

«Электросетям необходима батарея, которая способна долго работать, быстро накапливать и выделить энергию», – именно это и удалось показать нам, объяснил Дай. «Как показывают последние исследования алюминиевую батарею можно заряжать несколько тысяч раз без потери производительности». Также читайте: Модульная солнечная электростанция Panasonic: преимущества и недостатки.Алюминий-ионные батареи со сверхбыстрой зарядкой

Такая технология позволит в полной мере заменить обычные элементы АА и ААА, которые имеют напряжение в 1.5 Вольт. Батареи из алюминия способны выдавать 2 Вольта, но есть и определенные недостатки. К примеру, плотность хранения алюминево-ионных аккумуляторов 40 Вт*час/кг, литий-ионные показывают плотность в 100-206 Вт*час/ кг.

Но, такие результаты временные, в скором времени все должно существенно измениться. Разработки не останавливаются, есть положительные сдвиги, но у них пока никто не говорит, все скрывается. Первые серьезные результаты, которые получит общественность, будут опубликованы в 2019-2019 году, а пока посмотрите вот такое видео про работу сверхбыстрых батареек.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 1208
Источник: http://DekorMyHome.ru/remont-i-oformlenie/aluminii-ionnye-batarei-so-sverhbystroi-zariadkoi.html

Батарейка из фольги, картона и монеток


Перед тем как сделать батарейку, приготовьте:

  • медные монетки;
  • уксус;
  • соль;
  • картон;
  • фольгу;
  • скотч;
  • два кусочка изолированной медной проволоки.

Все готово? За дело:

  1. Сначала нужно капитально очистить монетки — для этого налейте уксус в стеклянную емкость, добавьте туда же соли и засыпьте деньги.
  2. Как только поверхности монеток преобразились и заблестели, выньте их из тары, возьмите одну и 8-10 раз обведите ее контур на картоне.
  3. Вырежьте картонные кругляшки по контуру. Затем поместите их в тару с уксусом на некоторое время.
  4. Сложите фольгу несколько раз так, чтобы в итоге получилось 8-10 слоев. Обведите на ней монетку и также вырежьте круглые детали по контуру.
  5. На этом этапе начните собирать батарейку. Делается это так: медная монета, картон, фольга. В таком порядке сложите в столбик все имеющиеся у вас компоненты. Завершающим слоем должна быть только монетка.
  6. Снимите с кончиков проводков изоляцию.
  7. Отрежьте небольшую полоску скотча, приклейте на нее один кончик проводка, сверху поставьте импровизированную батарейку, на нее — кончик второго проводка. Надежно закрепите конструкцию клейкой лентой.
  8. Вторые кончики проволоки подсоедините к «+» и «-» устройства, которое необходимо напитать энергией.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 1229
Источник: https://www.tarifan.ru/yota/grafitovye-akkumulyatory-svoimi-rukami-alyuminii-ionnye-batarei-so/

Вечная батарейка

Приготовьте:

  • стеклянную банку;
  • серебряный элемент — например ложку;
  • пищевую пленку;
  • медный провод;
  • 1 чайную ложку поваренной соды;
  • 4 пузырька глицерина;
  • 1 чайную ложку 6 % яблочного уксуса.
  1. Плотно обмотайте ложку пищевой пленкой, оставив ее верхний и нижний конец слегка оголенным.
  2. Теперь настало время обмотать ложку поверх пленки медной проволокой. Не забудьте оставить длинные концы в начале и в конце для контактов. Делайте пространство между витками.
  3. И снова слой пленки, а за ним — проволоки таким же методом. Слоев «пленка-проволока» на этой импровизированной катушке должно быть не менее семи. Не затягивайте слои чересчур — пленка должна наматываться свободно.
  4. В стеклянной банке подготовьте раствор из глицерина, соли и уксуса.
  5. После того как соль растворится, в раствор можно погружать катушку. Как только жидкость помутнеет, «вечная» батарейка будет готова к эксплуатации. Срок ее службы напрямую зависит от содержания серебра в элементе-основе катушки.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 971
Источник: https://www.tarifan.ru/yota/grafitovye-akkumulyatory-svoimi-rukami-alyuminii-ionnye-batarei-so/

Графитовый стержень: применение


Графитовая составляющая из старых батареек — это не только основа для нового источника энергии, но и элемент, который можно использовать для электросварки. Делается это по нехитрой схеме:

  1. Заточите графитовый стержень из старой батарейки под углом в 30-40 градусов.
  2. Зажимом типа «крокодил» с токонепроводящей ручкой подсоедините его к «+» и «-» источника переменного или постоянного тока.
  3. К зачищенной детали подключить «0» и «-«.
  4. Электрод по мере выгорания необходимо периодически затачивать.

Как сделать батарейку дома? Потребуются подручные материалы, немного энтузиазма и усидчивости. В обмен вы получите альтернативные источники энергии.

(9:38)

3284

2.00

Голосов: 2

графит , пена , электрод , аккумулятор , LiPF 6 ,

>>

Исследователи из США продемонстрировали, что ультратонкая графитовая пена может использоваться в качестве принципиально нового типа катода в литий-ионных аккумуляторах. Легкая и хорошо проводящая пена оказывается электрохимически стабильнее веществ, применяемых на сегодняшний день. Кроме того, ее можно легко и дешево изготовить, соответственно, пена может уже в ближайшем будущем начать конкурировать с такими распространенными катодными материалами, как алюминиевая и никелевая фольга.

В современных литий-ионных аккумуляторах катоды, обеспечивающие передачу электронов от топливной ячейки до внешней цепи, обычно изготавливаются из алюминиевой или никелевой фольги порядка 20 – 30 мкм толщиной. Но, несмотря на высокую производительность, алюминиевая фольга не может эффективно собирать электроны из-за своей плоской структуры, ограничивающей плотность мощности всей батареи, построенной на основе этого материала. Данная проблема еще больше усугубляется для толстых катодов, которые порой применяются для увеличения плотности энергии аккумулятора. Кроме того, алюминий коррозирует во многих растворах электролитов, что приводит к медленной саморазрядке и общему «старению» аккумулятора.

Как утверждают американские ученые, альтернативой алюминию и никелю может стать сверхтонкий графит в виде графитовой пены. В своей последней работе группа ученых из University of Texas (США) исследовала взаимодействие ультратонкого графита и фосфата лития железа (LFP) в рамках процесса, во многом напоминающего процесс производства литий-ионных аккумуляторов.

В ходе экспериментов ученые обнаружили, что ультратонкий графит не страдает от большинства недостатков алюминиевой или никелевой фольги. Этот материал представляет собой взаимосвязанную сеть хорошо проводящих перемычек из графита (плотность которых 1,3*10 5 см -1 при комнатной температуре), в значительной степени содействующих передаче электронов проводимости внутри катода и, соответственно, повышению плотности мощности аккумулятора.

Сверхлегкая пена может выдержать большую плотность энергии и мощности, чем обычные электронные материалы, такие как алюминий и никелевая фольга. Поскольку отношение площади поверхности к объему ультратонкого графита является крайне высоким по сравнению с его массой (вещество имеет плотность порядка 9,5 мг/см 3), для производства катодов требуется гораздо меньше материала, по сравнению с эквивалентной массой необходимой алюминиевой фольги. Плотность энергии, таким образом, также увеличивается. Подсчеты показали, что максимальная удельная мощность ультратонкого графита на 23% выше аналогичного показателя для алюминия и на 170% — того же параметра для никеля.

Но и это не все особенности графитовой пены. Исследования показали, что ультратонкий графит является крайне стабильным в таких электролитах, как LiPF 6 , при потенциалах до 5В. Это означает, что батареи, созданные с помощью этого материала, не будут подвержены коррозии и, следовательно, процессу саморазряда. Это особенно хорошая новость для пользователей устройств, работающих при высоких напряжениях, в частности, электрических и гибридных автомобилей. По мнению исследователей, разработанные ими катоды из графитовой пены могут быть использованы именно в таких приложениях.

В ближайшем будущем команда планирует провести оптимизацию размера пор и толщины стенок ультратонкого графита для еще большего повышения мощности и плотности энергии. Если процесс усовершенствования закончится успехом (в чем сами ученые не сомневаются), ультратонкий графит найдет свое применение и в других приложениях, например, в топливных элементах и суперконденсаторах.

Исследовательская группа Максима Коваленко базируется в ETH Zurich и в Лаборатории тонких пленок и фотоэлектрических систем Empa. Амбициозная цель команды — создать батарею из наиболее распространенных элементов земной коры, таких как магний или алюминий, что позволило бы быстро увеличить производство аккумуляторов простым и недорогим способом. К тому же эти материалы безопасны в использовании, даже если анод изготовлен из чистого металла.

В традиционных батареях электрический ток возникает за счет катионов металлов, перемещающихся между анодом и катодом и обратно. В качестве альтернативы можно использовать большие, но легкие органические анионы. Однако это порождает ряд вопросов: в какой среде должны перемещаться эти легкие анионы и какой материал подойдет для изготовления катода? В литий-ионных батареях катод изготовлен из оксида металла, который может легко поглощать небольшие катионы лития во время зарядки. Однако большие органические ионы слишком велики и имеют заряд, противоположный заряду катионов лития.

Чтобы решить эту проблему, команда Коваленко поставила принцип литий-ионной батареи с ног на голову. В обычных литий-ионных батареях анод выполнен из графита, слои которого в заряженном состоянии содержат ионы лития. Напротив, в батарее Коваленко графит используется как катод, а крупные анионы осаждаются между слоями графена. Анод, в свою очередь, сделан из металла.

Empa / ETH Zürich

Сотрудник лаборатории Константин Кравчик обнаружил, что в качестве доступного материала для катодов может использоваться отработанный в ходе производства стали графит, так называемая графитовая спель. Так же хорошо подходит естественный графит, поставляемый в виде хлопьев и имеющий открытую молекулярную структуру, куда могут легче проникать крупные анионы. В то же время мелкозернистый графит, обычно используемый в литий-ионных батареях, не подходит для батареи Коваленко: в таком графите слои смяты, и внутрь способны проникать лишь небольшие литиевые катионы.

Батарея с катодом, изготовленным из графитовой спели или необработанных графитовых хлопьев, может стать очень рентабельной. И, как показали первые эксперименты, долговечной: лабораторный прототип в течение нескольких месяцев пережил тысячи циклов зарядки и разрядки. По словам членов команды, аккумулятор на основе хлорида алюминия и графита может эксплуатироваться в течение десятилетий в повседневном бытовом использовании. В настоящее время исследовательская группа работает над увеличением напряжения батареи и плотности энергии.

Сегодня смартфоны, независимо от производителя и моделей, имеют одну и ту же повторяющуюся проблему – автономность, время работы устройства от одной подзарядки. Если сегодня одним из самых популярных и самых автономных смартфонов является Galaxy Note, то время его работы было бы несколько лет назад просто смешным. Раньше телефон можно было зарядить и целую неделю не думать о том, что нужно поискать розетку и зарядное устройство. Теперь инженеры и исследователи находятся в поисках более современного аккумулятора или новых технологий.

Группа исследователей из Университета Вандербильта (штат Теннесси) смогла создать прототип революционной батареи. Представьте себе возможность заряжать смартфон всего за несколько секунд и при этом он потом сможет проработать несколько недель.

Но нам придется отказаться от нынешнего типа батарей, которые могут оказаться в ближайшее будущее атавизмом, ведь в будущем батареи будут представлять собой супер-конденсаторы. Работать они будут на кремниевом чипе с графеном, который за счет своей пористой структуры будет собирать на себе заряд. Если попытаться найти аналог, то представьте себе пористый сыр, а сам материал имеет огромное преимущество для хранения электроэнергии.

Прототип батареи был создан путем объединения оксида графена с гидразином в воде с использованием ультразвука. Полученное вещество потом нагревается до 140 градусов по Цельсию и затем в течение 5 часов выдерживают под давлением 300кг/см2. В конце концов, получается чрезвычайно пористый графен. Всего 1 грамм такого вещества имеет площадь поверхности больше, чем баскетбольная площадка. К примеру, если заряжать всего 3 секунды грамм такого материала, то заряда хватит на горение светодиода в течение 5 минут.

С такими возможностями в будущем вопрос подзарядки уже будет полностью исключён. Также есть и другая вторичная положительная черта – смартфоны могут быть еще тоньше и легче. Батарея будущего с использованием новой технологии сможет отработать до 5000 циклов, что хватит примерно на 100 лет, а также она будет гибкой и сам материал еще биоразлагаемый.

Очевидно, что с такими свойствами графен станет очень популярным материалом для производства смартфонов, но его наверняка станут использовать и в других сферах – автомобили, компьютеры и т.д.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 9185
Источник: https://www.tarifan.ru/yota/grafitovye-akkumulyatory-svoimi-rukami-alyuminii-ionnye-batarei-so/

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 16969
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

  1. http://forum.xumuk.ru/topic/184999-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%82-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%B0%D0%BB%D1%8E%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D0%BE-%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D0%B1%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%B8/: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 147 (1%)
  2. http://DekorMyHome.ru/remont-i-oformlenie/aluminii-ionnye-batarei-so-sverhbystroi-zariadkoi.html: использовано 4 блоков из 4, кол-во символов 3360 (20%)
  3. https://www.tarifan.ru/yota/grafitovye-akkumulyatory-svoimi-rukami-alyuminii-ionnye-batarei-so/: использовано 5 блоков из 6, кол-во символов 13462 (79%)



Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.