Зарядка аккумулятора, несмотря на простоту, часто превращается в проблему. Тут и устройство для зарядки, наличие источника питания и продолжительность зарядки – проблема. Но, видимо скоро, время зарядки аккумулятора, во всяком случае — для мобильного телефона, будет примерно тридцать секунд.
Ученые считают, что нашли неожиданный способ заряжать аккумуляторные батареи для смартфонов в течение полминуты.
Они утверждают, что используя, известные в их кругах, «квантовые точки» можно существенно ускорить время зарядки. Что же это за точки?
Квантовые точки представляют собой крошечные частицы полупроводникового материала – в 10 000 раз тоньше, чем человеческий волос, которые обладают уникальными электрическими свойствами.
Такие точки могут быть изменены, чтобы иметь определенные свойства, такие как способность генерировать заряд, когда они находятся под нагрузкой.
Если бы было все так просто, то мы бы уже заряжали наши аккумуляторы удивительно быстро. Но все дело в том, что до настоящего времени влияние этих точек на улучшение зарядки хватало только на пару циклов зарядки.
Теперь исследователи обнаружили, что причастен к созданию квантовых точек минерал – пирит, который иногда воспринимают, как драгоценный металл, называя его еще, как золото дураков (глупцов). Пирит – один из самых распостраненных минералов на Земле, добывается в большом количестве вместе с другими ископаемыми (углем, например) и стал служить добавкой, в частности, при производстве цемента. Пирит очень дешев и уже используется в литиевых батареях.
В любом случае, видимо скоро, удастся произвести аккумуляторы, которые будут заряжаться чрезвычайно быстро и будут работать, по меньшей мере, на протяжении десятков циклов.
Исследовательской группой руководил Кэри Пинта, доцент кафедры машиностроения в университете Вандербильта, Англия.
Исследователи показали, что наноразмерные материалы могут значительно улучшить батареи, но всему есть предел, отметил, в частности, руководитель исследований.
Когда этих частиц в аккумуляторе очень мало, как правило, их значение ниже 10 нанометров (от 40 до 50 атомов в ширину), наночастицы начинают химически реагировать с электролитами и поэтому могут только зарядить и разрядить аккумуляторы несколько раз. В существующих литий-ионных аккумуляторах ионы пирита, как раз то и использовались в очень малых количествах.
Но когда университетская команда добавляла миллионы пирит с железом, то количество квантовых точек различных размеров в стандартных литиевых батареях увеличивалось.
Исследователи обратили вновь внимание, что железный пирит работает хорошо, так как он обладает уникальным способом изменения формы в железо и литий-сернистых соединениях для хранения энергии.
И этот найденный механизм отличается от того, как коммерческие литий-ионные аккумуляторы хранят заряд в настоящее время. В их технологии, литий вставляют в материал во время зарядки и извлекают после его окончания.
В указанной технологии, правила, которые запрещали использование сверхмалых наночастиц в батареях больше не применяются. По сути, чаша весов, как говорят ученые, накренилась в пользу очень маленьких наночастиц.
Понимание химических механизмов хранения энергии и как они зависят от нанометрических размеров частиц имеет решающее значение для предоставления эволюции аккумуляторов, и дать еще один ключ к снижению остроты проблемы зарядки аккумуляторов для электромобилей.
Работы по улучшению способностей батарей быстро заряжаться в связи с растущим парком электромобилей ведутся во всем мире. Так определенную известность года два назад приобрела идея и результаты лабораторных испытаний быстрой зарядки аккумулятора из супер — конденсатора.
По мнению руководителя упомянутых нами исследований, аккумуляторы завтрашнего дня, которые можно зарядить за считанные секунды и создают улучшенное хранение энергии, не просто используют нанотехнологии, они получат выгоду от разработки новых инструментов, которые позволят создать наноструктуры и могут выдержать десятки тысяч циклов, и обладать энергетическими мощностями для хранения сопоставимыми с бензином. И их исследование является важным шагом в этом направлении.
Безусловно, это исследование затрагивает в первую очередь батареи для переносных гаджетов. В то же время оборонное ведомство США взяло курс на производство долговечных миниатюрных ядерных батарей для полевых условий эксплуатации, где единственной проблемой станет их утилизация.
Как зарядить батарейку, будут ли заряжаемые работать.
Подписывайтесь на уведомления о публикации новых материалов (форма внизу).
