Электромотоциклы на суперконденсаторах, есть будующее?

[NextFaer]

Графеновый литиево-ионный аккумулятор почти готов к производству!!! 

Технологический стартап из Лос-Анджелеса Real Graphene сообщил о готовности выпускать литиево-ионные аккумуляторы с выдающимися свойствами. Разработчики обещают изменить представление об аккумуляторах, но пока мы видим очередной «завтрак» без какой-либо гарантии на скорый прорыв. Компания Real Graphene выпускает обычные литиево-ионные аккумуляторы в виде внешних источников питания (Power Bank). Например, продукция Real Graphene представлена на сайте Amazon в виде аккумуляторов ёмкостью 10 000 мА·ч стоимостью $90. Утверждается, что это самые быстро заряжающиеся Power Bank в данном магазине, способные восполнить заряд за 50 минут. Но не стоит искать в них графен. Компания Real Graphene, если верить словам руководства, только ищет связи с производителями смартфонов и аккумуляторов для продвижения новых разработок на уровень коммерческих изделий.

Производство литиево-ионных аккумуляторов с графеном компания обещает начать как можно скорее. Через несколько недель для этой цели будет запущена краудфандинговая кампания. Планируется первым выпустить аккумулятор G-100 ёмкостью 10 000 мА·ч стоимостью $90 (плюс $15 за 100-Вт зарядное устройство на специальном чипсете). Позже будет выпущен аккумулятор G-100 Max ёмкостью 20 000 мА·ч. За счёт использования в структуре этих аккумуляторов графена время полного заряд сократится, соответственно, до 20 минут для модели G-100 и до 40 минут для модели G-100 Max с вдвое большей ёмкостью.Кроме рекордного времени заряда аккумуляторы с графеном обещают выдержать большее число циклов полного заряда и разряда ― до 1500 вместо 300–500 циклов для обычных литиево-ионных аккумуляторов. И всё это может окажется доступным для покупки до конца текущего года. Когда подобные аккумуляторы появятся в смартфонах, сказать не берётся никто. В то же время компания Real Graphene разрабатывает литиево-ионные аккумуляторы с графеном для умных часов и других мобильных гаджетов, которым тоже не помешает быстрая зарядка и большее число циклов заряда.

Кстати, об увеличении ёмкости речь пока не идёт. Графен интересен тем, что способен лучше обычных проводников проводить тепло и ток. Очевидно, добавка графена в литиевые батареи в электроды и в структуру в виде «композитных листов» увеличивает токи заряда и разряда без перегрева и риска короткого замыкания, а также возгорания. Но это тоже неплохо. Что касается цены вопроса, то батареи с графеном могут оказаться дороже обычных литиево-ионных аккумуляторов на величину до 30 %. Ждём? https://3dnews.ru/1001665

[Slider]

Мутный стартап, в "портфеле" которого нет никаких наработок кроме странных обещаний...
Ни одному научлабу пока не удалось внедрить графен в акумы - по причине его супербыстрой деградации (хотя тут утверждают совсем обратное)

[NextFaer]

Вот те раз...

Зарядка электромобиля в сети IONITY подорожает в пять раз
Опубликовано gumarov в 21 января, 2020 - 19:16

Зарядки IONITY — среди самых мощных в Европе. Сеть принадлежит автопроизводителям из Германии, США и Кореи. Причина кратного подорожания — переход на новый расчет оплаты.

Европейская сеть зарядок IONITY, принадлежащая автопроизводителям BMW, Daimler, Ford, Hyundai, Kia и VW Group, объявила о пятикратном росте цен на услуги начиная с 31 января. Как отмечает Electrek, причина — переход на новый расчет оплаты.

Изначально стоимость зарядки в сети IONITY была фиксированной — €8 за сеанс. Это делало ее очень выгодной для водителей, особенно если они подъезжали к станции с почти пустым аккумулятором. Для них цена 1 кВт*ч составляла в пересчете всего €0,13. Для сравнения, во Франции стоимость 1 кВт*ч электричества из розетки составляет €0,19, а на зарядках Tesla — €0,24. В Германии эти цифры составляют €0,3 и €0,33 соответственно.

Начиная со следующего месяца IONITY вводит оплату за 1 кВт*ч. Тариф составит €0,79. Такие цены полностью «убивают» один из плюсов электромобилей. Например, при использовании этой сети зарядок поездка на расстояние около 250 км обойдется в €63,2.

Подписка на услугу может дать клиентам определенную скидку в обмен на данные, но далеко не каждый согласится связывать себя с сетью заправок дополнительными соглашениями.

Эксперты отмечают, что решение стало для автопроизводителей шагом назад. Оно сделает владение электромобилями гораздо менее привлекательным в глазах покупателей.

Компания Tesla намного лучше справляется со строительством зарядных станций для владельцев электромобилей. Это один из факторов, делающих ее самым популярным производителем в данном секторе. Однако к 2030 году компанию может потеснить Volkswagen.

Именно мощные зарядки IONITY использовались для рекорда суточного пробега на электромобиле — это 2781 км. http://www.nanonewsnet.ru/news/2020/zaryadka-elektromobilya-v-seti-ionity-podorozhaet-v-pyat-raz

[NextFaer]

 Ученые РФ решают проблемы в энергетике при помощи АКБ нового типа

Первый в РФ прототип проточного окислительно-восстановительного аккумулятора стал совместной разработкой специалистов МГУ имени М.В.Ломоносова и ученых Сколтеха, передают «Аргументы и Факты».

Целью химиков было решение проблемы наиболее эффективного хранения избытков электроэнергии, которую получали из возобновляемых источников. Речь идет о высокой солнечной активности или сильном ветре. Впоследствии эти излишки должны быть распределены с учетом нужд потребителей.

Сами по себе проточные окислительно-восстановительные АКБ являются сооружениями больших размеров, имеющими резервуары с жидким электролитом, в которых может храниться электроэнергия. Ученые МГУ, рассказывая о своей разработке, отмечают, что у нее нет жестких ограничений, а потому эти батареи способны накапливать много энергии, которую впоследствии на очень высокой скорости можно будет передавать потребителям.

Что касается технического аспекта, то здесь стоит отметить, что в качестве электролита прототипа АКБ был использован раствор солей ванадия. По сути, именно в этом и кроется главный недостаток патента российских ученых. Поскольку один килограмм оксида ванадия оценивается в 60 долларов, то конечный продукт будет иметь высокую стоимость.

Тем не менее химики считают, что их изобретение может привести к резкому изменению на рынке запасов электроэнергии. Они уверены, что разработанный ими подход в модификации промышленно изготавливаемой ионообменной мембраны Nafion при помощи хлорида полидиаллилдиметиламмония может найти применение и для более доступных аналогов. Таким образом, многие проблемы в энергетике будут решены.

[NextFaer]

Прорыв в производстве водорода из энергии Солнца

Опубликовано gumarov в 24 января, 2020 - 11:53

Впервые ученые разработали молекулу, которая эффективно абсорбирует солнечный свет и выполняет роль катализатора для трансформации солнечной энергии в водород — чистую альтернативу ископаемому топливу.

Ученые создали искусственную молекулу, которая делает реальным получение водорода за счет энергии Солнца. Молекула, созданная химиками из Университета штата Огайо, получает энергию из всего видимого спектра света, вырабатывая на 50% больше солнечной энергии, чем современные фотоэлементы, а также умеет превращать ее в водород, сообщает Phys.org.

Один из способов получения водорода, чистой альтернативы бензину и дизелю, это электролиз, то есть расщепление молекулы воды на водород и кислород при помощи электричества. Однако проще и эффективнее было бы использовать фотокатализ, когда сам свет становится источником энергии вместо электричества. Проблема в том, что до сих пор никому не удавалось создать экономически выгодный процесс фотокаталитического производства водорода. И теперь этот барьер преодолен.

Ученые из Огайо получили наиболее эффективную на сегодня молекулу — одну из форм элемента родия — для этого процесса. Главное их достижение — расширение спектра поглощаемой энергии. Тогда как большая часть фотокатализаторов улавливает энергию только высокоэнергетического ультрафиолетового спектра, эта молекула действует по всему видимому спектру от ультрафиолета до ближней инфракрасной области, то есть может абсорбировать на 50% больше солнечной энергии, чем современные фотоэлементы.

Созданная учеными система оказалась почти в 25 раз эффективнее предыдущих систем с одной молекулой, взаимодействующих с фотонами ультрафиолета.

Впрочем, до запуска в производство технологии получения чистого водорода ученым еще предстоит решить ряд трудностей. Главная заключается в том, что родий — редкий и дорогой элемент. Возможно, удастся найти ему замену.

[NextFaer]

Графеновый аккумулятор. Прорыв в создании устройств хранения энергии
Сегодня, 10:53

В настоящее время потенциальных покупателей электромобилей зачастую пугает перспектива довольно небольшого пробега автомобиля от одной подзарядки и слишком долгий процесс заряда аккумуляторов. В самое ближайшее будущее все может очень сильно измениться и нас ждут весьма интересные девайсы способные заряжаться за несколько минут, а также графеновые электронные компоненты и другие наноматериалы.

Графеновые аккумуляторы окажут громадное влияние на все сферы повседневной жизни. Для примера, удельная емкость литий-ионного аккумулятора применяемого в настоящее время, составляет 200 Вт/ч на 1 кг веса. Графеновый аккумулятор такого же веса имеет удельную емкость 1000 Вт/ч. Очевидно, что графеновая аккумуляторная батарея установленная, например, в Tesla Model S способна увеличить пробег электромобиля с 334 км до 1013 км на одной подзарядке. Кроме всего прочего такие батареи можно зарядить менее чем за 10 минут. Конечно, чтобы достичь такой скорости заряда необходима мощная зарядная станция, но это уже не такая большая проблема.

Еще в декабре 2018 года индийская компания Log 9 Materials объявила, что работает над металлическими воздушно-воздушными батареями на основе графена, что в теории может даже привести к появлению электрических транспортных средств, работающих на воде. Металлические воздушные батареи используют металл в качестве анода, воздух (кислород) в качестве катода и воду в качестве электролита. В воздушном катоде батарей используется стержень графена. Поскольку кислород должен использоваться в качестве катода, катодный материал должен быть пористым, чтобы воздух мог проходить, свойство, в котором графен превосходит другие. Согласно Log 9 Materials, графен, используемый в электроде, способен увеличить эффективность батареи в пять раз при стоимости в одну треть.

Новые разработки графеновых аккумуляторов

Многие разработчики верят, что будущие аккумуляторы станут иметь совсем другую форму, строение и химический состав по сравнению с литий-ионными, которые в последнее десятилетие вытеснили иные технологии со многих рынков. Они считают, что будущее за графеновыми аккумуляторами.

Сравнительно недавно Graphenano, компания из Испании, продемонстрировала прототип графен-полимерного аккумулятора обладающего уникальной способностью – требуемое время его заряда в 3 раза меньше, чем для обыденных литий-ионных аккумуляторов. Конечно же успехи этой компании подхлестнули громадный интерес различных производителей, которые стали тотчас предвкушать все выгоды применения таких аккумуляторов.

В компании Graphenano разработали аккумулятор Grabat, который может обеспечить запас хода электромобиля до 800 км. Ёмкость 2,3-вольтового Grabat огромна: около 1000 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, у лучших образцов литий-ионных аккумуляторов — на уровне 180 Вт⋅ч/кг. Разработчики утверждают, что аккумулятор заряжается всего за несколько минут — скорость зарядки/разрядки в 33 раза выше, чем у литий-ионных. Быстрая разрядка особенно важна для обеспечения высокой динамики разгона электромобилей. Графеновые батареи менее громоздкие, чем их литий-ионные аналоги: масса графенового аккумулятора вдвое меньше массы литий-ионного. И что не маловажно, такие батареи не могут взорваться.

В конце 2015 года Graphenano открыли завод площадью более 7000 квадратных метров по производству графен-полимерных аккумуляторов в испанском городе Екла, благодаря объединению усилий с группой химиков из Национального университета Кордовы и компанией Grabat Energy. Было создано специальное оборудование для обеспечения 20 сборочных линий на 80 миллионов ячеек. Эти аккумуляторы не будут производить газ и не будут пожароопасными, заявляют в Graphenano, даже короткое замыкание им не будет страшно. Полимер был сертифицирован при сотрудничестве с институтами Декра (Испания) и TUV (Германия).

Графен представляет собой слой атомов углерода толщиной в один атом, расположенный в гексагональной решетке (в виде шестиугольников). Это строительный блок углерода, но графен сам по себе является замечательным веществом, обладающим множеством удивительных свойств, которые постоянно дают ему название "чудо-материал".

Как улучшить характеристики существующих аккумуляторов

В области аккумуляторов обычные материалы для аккумуляторных электродов (и перспективные) значительно улучшаются при добавлении графена. Графеновая батарея может быть легкой, долговечной и подходящей для накопления энергии большой емкости, а также для сокращения времени зарядки. Это продлит срок службы батареи, что связано с количеством углерода, который нанесен на материал или добавлен к электродам для достижения проводимости, а графен добавляет проводимости, не требуя количества углерода, которое используется в обычных батареях.

Графен может улучшить такие свойства батареи, как плотность энергии и форму, различными способами. Так литий-ионные аккумуляторы (и другие типы аккумуляторных батарей) могут быть улучшены путем введения графена в анод аккумулятора и использования проводимости материала и характеристик большой площади поверхности для достижения морфологической оптимизации и производительности.

Также было обнаружено, что создание гибридных материалов также может быть полезным для улучшения качества батареи. Например, гибрид катализа оксида ванадия (VO2) и графена может быть использован на литий-ионных катодах и обеспечивает быструю зарядку и разрядку, а также большую стойкость цикла зарядки. В этом случае VO2 обладает высокой энергоемкостью, но плохой электрической проводимостью, что можно решить, используя графен в качестве своего рода структурной "основы", на которой можно присоединить VO2- создавая гибридный материал, который обладает как повышенной емкостью, так и превосходной проводимостью.

Исследователи ищут новые типы активного электродного материала, чтобы вывести батареи на новый уровень высокой производительности и долговечности и сделать их более подходящими для больших устройств. Наноструктурированные материалы ионно-литиевых батарей могут обеспечить хорошее решение. По последним данным исследователи из Венского университета и международные ученые разработали новый наноструктурированный анодный материал для ионно-литиевых батарей, который увеличивает емкость и срок службы батарей.

2D/3D нанокомпозит на основе смешанного оксида металла и графена, разработанный двумя учеными и их командами, как утверждается, серьезно улучшает электрохимические характеристики литий-ионных аккумуляторов. Основанный на смешанном мезопористом оксиде металла в сочетании с графеном, этот материал может обеспечить новый подход к более эффективному использованию батарей в больших устройствах, таких как электрические или гибридные транспортные средства. Новый электродный материал обеспечил значительно улучшенную удельную емкость с беспрецедентной обратимой циклической стабильностью в течение 3000 обратимых циклов зарядки и разрядки даже при очень высоких режимах тока до 1280 миллиампер. Для сравнения, современные литий-ионные аккумуляторы теряют свою эффективность после примерно 1000 циклов зарядки.

Финансовые проблемы реализации научных достижений

Проблема создания новых аккумуляторных батарей еще и в том, что сейчас исследованиями в области элементов питания занимается слишком много компаний. Проектов просто огромное количество — от "пенных" и жидких батарей до аккумуляторов с экзотическими соединениями в составе электролита. И явного лидера среди всех этих компаний нет. Особого энтузиазма такая ситуация не вызывает и среди инвесторов, которые не слишком охотно выделяют деньги на новые проекты.

А денег требуется много. "Для того, чтобы создать небольшую промышленную линию по производству аккумуляторов, создаваемых по новым технологиям, требуется около $500 млн. И даже, если бы перспективный аккумулятор был создан, перевести научную работу в сферу коммерции не так просто. Разработчики мобильных устройств или производители электромобилей будут тестировать новые батареи годами, прежде, чем принять решение. Инвестиции за это время не окупятся, а компания-разработчик будет убыточной. Ученые утверждают, что наладить промышленную линию стоимостью в $500 млн. сложно, особенно, если бюджет на год составляет $5 млн.

И даже в том случае, когда новая технология попадет на рынок, производителю аккумуляторов нового типа придется пережить нелегкий период адаптации и поиска покупателей. Но пока что до этого этапа никто не доходил. Так, компании Leyden Energy и A123 Systems, разработавшие новые, вполне перспективные технологии, так и не вышли на рынок. Им просто не хватило для этого денег. Еще два перспективных "энергетических" стартапа, Seeo и Sakti3, были куплены другими компаниями. Причем суммы этих двух сделок были гораздо ниже того, на что рассчитывали первые инвесторы компаний. Крупнейшие производители электроники, Samsung, LG и Panasonic, заинтересованы больше в совершенствовании текущих своих продуктов и увеличении числа их функций, чем в получении батарей нового типа. Поэтому пока что продолжается процесс оптимизации Li-Ion батарей, созданных еще в 70-х годах прошлого века. Остается надеяться, что у графеновых аккумуляторов все же получится разорвать порочный круг.

Что дальше?

Сегодня на исследования графена выделено несколько миллиардов долларов, и по прогнозам ученых, этот материал сможет заменить собою кремний в полупроводниковой промышленности. Графен несомненно перевернет мир технологий, в том числе и созданием новых аккумуляторных батарей в ближайшие годы, не в последнюю очередь еще и потому, что он недорог в производстве, и очень распространен в природе. Каждая из стран имеет его в изобилии.



Аккумуляторы на основе графена быстро становятся сопоставимыми по эффективности с традиционными твердотельными аккумуляторами. Они все время продвигаются, и скоро они превзойдут своих твердотельных предшественников. Дополнительные преимущества, связанные с присутствием графена в электродах, могут быть полезны, даже если эффективность не так высока. Для батарей, которые обладают аналогичной эффективностью, графеновые батареи являются идеальным выбором, они начали набирать обороты на коммерческом рынке. Ожидается, что мировой рынок графеновых аккумуляторов к 2022 году достигнет 115 миллионов долларов, увеличившись в среднем на 38,4% в течение прогнозируемого периода с рынком с доходом около 38% ".



Удивительные свойства графена


Графен является самым тонким материалом, известным человеку, толщиной в один атом, а также невероятно прочным - примерно в 200 раз прочнее стали. Кроме того, графен является отличным проводником тепла и электричества и обладает интересными способностями поглощения света. В целом графен характеризуется как материал с наивысшей подвижностью электронов среди всех известных материалов. Графеновый слой можно представить, как одну молекулу в которой электроны без преград передвигаются между ее границами – таким образом графеновый проводник способен проводить электричество практически без потерь.

Графен – легкий, он весит всего 0,77 миллиграмма на квадратный метр. Поскольку это один 2D-лист, он имеет самую высокую площадь поверхности из всех материалов.

Листы графена являются гибкими, и фактически графен является наиболее растяжимым кристаллом - вы можете растянуть его до 20% от его первоначального размера, не разбивая его. Наконец, идеальный графен также очень непроницаем, и даже атомы гелия не могут пройти через него.



Он также считается экологически чистым и устойчивым, с неограниченными возможностями для многочисленных применений. Это действительно материал, который может изменить мир с неограниченным потенциалом для интеграции практически в любую отрасль.


Когда листы графена предоставлены сами себе, они будут складываться и образовывать графит, который является наиболее стабильной трехмерной формой углерода при нормальных условиях.

Источник: Наука и Техника

[NextFaer]

Батареи Form Energy будут в 50-100 раз дешевле литий-ионных
Опубликовано gumarov в 28 января, 2020 - 20:19

Преимущества литий-ионных батарей для бытовой электроники очевидны: они емкие, легкие и долговечные. Однако для хранения энергии в промышленных масштабах они слишком дороги. Form Energy решает эту проблему.

Литий-ионные батареи доминируют на рынке. В 2018 году, по данным консалтинговой компании Wood Mackenzie, 95% стационарных технологий хранения энергии работали на литий-ионных аккумуляторах. Как минимум на ближайшие пять лет эта технология останется ведущей.

Однако в мире, который пытается трансформировать свою энергетику, у литий-ионных батарей есть серьезный недостаток — они не становятся существенно дешевле, когда их используют для строительства долгосрочных хранилищ энергии. И в то же время чем больше станций возобновляемой энергии подключается к сети, тем выше потребность в больших аккумуляторах, способных держать заряд десятки или сотни часов, пишет BI.

Стартап Form Energy был основан Матео Джарамильо, семь лет проработавшим в Tesla. Тогда ему и пришло в голову, что, в отличие от смартфонов или электромобилей, хранилища энергии не ограничены в пространстве и не обязаны быть слишком уж емкими на единицу веса или объема. Главное — цена. Покинув компанию в 2016, он начал разрабатывать различные варианты аккумуляторов, подходящих для солнечных или ветровых станций.

Джарамильо не готов пока раскрывать подробности своей технологии, но сообщил, что по меньшей мере один вариант — это водно-серная проточная батарея, которую стартап разрабатывает совместно с Министерством энергетики США. Она сможет держать заряд на протяжении десятков часов. По подсчетам экспертов, для того чтобы батарея оказалась экономически выгодной для энергосети, она должна держать заряд в среднем 100 часов и стоить около $5 за киловатт-час. Современные литий-ионные аккумуляторы обходятся в сотни долларов за кВт*ч.

Form Energy обещает создать батареи, которые будут «в 50 или 100 раз дешевле литий-ионных», заявил Джарамильо. И его обещанию поверили инвесторы, вложившие в стартап в общей сложности $110 млн. Среди них — венчурная компания Билла Гейтса Breakthrough Energy Ventures, европейский энергетический гигант Eni и саудовская нефтяная компания Saudi Aramco. http://www.nanonewsnet.ru/news/2020/batarei-form-energy-budut-v-50-100-raz-deshevle-litii-ionnykh

[NextFaer]

 Натрий-ионный аккумулятор. Реальные перспективы супер-батареи

Технологии накопления энергии рассматриваются как важный инструмент для достижения будущего с низким уровнем выбросов углерода. По оценкам Международного энергетического агентства на переменную возобновляемую электроэнергию в 2050 году будет приходиться около 27–44% общего производства электроэнергии. Для этого потребуется дополнительно 310 ГВт хранилищ энергии. Поэтому реализация этого проекта существует в долгосрочной перспективе.

Один из самых перспективных кандидатов на замену литий-ионным аккумуляторам - натрий-ионный. Вопрос перехода на новые типы аккумуляторов назрел давно. Для прогресса в различных областях, особенно в автомобилестроении, нужны дешевые и емкие аккумуляторы, а литий дорожает год от года, к тому же он химически очень активен и пожароопасен.

Результаты исследований показывают, что натриевые аккумуляторы могут заменить литий-ионные, используемые сегодня в электронных устройствах и некоторых типах электромобилей. При этом электроды должны быть сделаны из железа, а не из никеля или кобальта. Такие материалы, как натрий и железо широко распространены в природе, и их использование приведет к снижению стоимости, при этом плотность энергии останется такой же, как и у литиевых аккумуляторов.

В 2019 году гигантская Na-ионная батарея мощностью 100 кВт-ч была открыта для испытаний китайскими учеными в Исследовательском центре физики дельты реки Янцзы. Гигантская батарея состоит из более чем 600 соединенных Na-ионных аккумуляторных элементов и обеспечивает питание здания, в котором расположен центр.

Камень преткновения

Пределом мечтаний сейчас стала мысль поменять литий на натрий, в техническом процессе производства аккумулятора. Увы, но все как оказывается, упирается в размеры атомов элементов. Атом натрия не встроится туда куда атом лития легко становится, атом лития намного меньше атома натрия.Электрод просто не сможет накапливать ионы натрия. Литиевый аккумулятор состоит из двух электродов, один на основе углерода (графит), а другой из оксида кобальта (в идеале, но может быть и иной оксид).

Ионы лития несут заряд от одного электрода к другому. Когда идет зарядка аккумулятора, ионы лития высвобождаются из электрода на основе оксида металла и направляются в сторону электрода на основе углерода. Пока идет заряд, между слоями углерода накапливаются ионы лития. При разряде литий-ионного аккумулятора, все происходит с точностью наоборот. Не трудно понять, что размер и встраиваемость ионов это и есть камень преткновения в разработке. Чем проще ион достигает своей цели, тем большую мощность может развить батарея, если же процесс встаривания вялотекущий, то получить ток на нагрузке нужного уровня будет крайне сложно.

Мечта про идеальную чудо-батарею

Абсолютной чудо-батареи пока не существует, и она остается "слабым звеном" в обозримом будущем. Поскольку батарея основана на электрохимическом процессе, необходимо учитывать ограничения плотности мощности и короткого срока службы. Мы должны приспособиться к этому ограничению и спроектировать изделие, соответствующее заданным параметрам. Люди хотят получить неисчерпаемый запас энергии в небольшой упаковке, которая будет дешевой, безопасной и чистой. Необходим радикальный поворот, чтобы удовлетворить неутолимую жажду портативных и мобильных устройств.

За последние полтора столетия аккумулятор улучшился умеренно по сравнению с другими достижениями прогресса. Аккумулятор по прежнему хранит относительно мало энергии, громоздок, тяжел и имеет короткий срок службы. Наблюдается тенденция, что чем меньше батарея, тем больше возростает цена за ватт. Скорость, с которой мобильность совершенствуется, во многом зависит от батареи. Этот источник энергии настолько важен, что инженеры проектируют портативные устройства вокруг батареи, а не наоборот. С каждым постепенным улучшением батареи открываются перспективы для создания новых конструкций и расширения их применения.

Исследования новых типов аккумуляторов идут уверенными темпами. Среднегодовой прирост мощности обычно составляет около 6%. Для сравнения, микроэлектроника добилась гораздо лучших результатов. Гордон Мур сделал свое знаменитое наблюдение в 1965 году, когда он предсказал, что рост числа транзисторов на интегральную схему будет удваиваться каждые два года. Благодаря неустанным технологическим достижениям Intel, закон Мура был сохранен и претворяется в жизнь и в 21 веке. Такие успехи, если бы это было возможно для аккумуляторов, уменьшили бы сверхмощный автомобильный аккумулятор до размера монеты.

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы лидируют...

Литий-ионные аккумуляторы отличаются от прочих многими желательными характеристиками, такими как высокая эффективность, длительный срок службы, высокая плотность энергии и высокая удельная мощность. Плотность энергии Li-ion, по крайней мере, в два раза выше, чем у NiCad, и его номинальный ток нагрузки достаточно высок. На самом деле Li-ion ведет себя подобно NiCad с точки зрения характеристик разряда. Li-ion также имеет относительно низкий уровень саморазряда.

Характеристики Li-ion, наряду с их способностью к быстрому разряду, сделали их почти идеальными для применения в мобильной электронике.

Альтернатива лития и надежлы на "соседа"

Потребление лития с каждым годом растет, появляется все больше разных устройств на батарейках, гаджеты, телефоны, смартфоны. Большинство из них - это аккумуляторы созданные на основе литий-ионных структур.

К сожалению, литий является ограниченным ресурсом и ему будет сложно удовлетворить растущий мировой спрос на относительно дешевые батареи. Поэтому исследователи сейчас ищут альтернативы литий-ионному аккумулятору.

И хотя лития в природе еще достаточно много, на наш век хватит, о будущем нужно думать уже сегодня и придумывать такое, чтобы действенно заменяло литий в аккумуляторах. Возможно, на очередном этапе будет создан аккумулятор с лучшими показателями и гораздо дешевле.

Многообещающей альтернативой является замена лития металлическим натрием, чтобы сделать Na-ионные батареи. Натрий в больших количествах содержится в морской воде и может быть легко извлечен из нее.

Специалисты обратили внимание на "соседа" по таблице Менделеева, на щелочной метал натрий, котоый можно и найти практически всюду, да и по цене он гораздо дешевле лития. Таким образом, можно создать аккумулятяор, в котором уже ионы натрия (Na+) встраиваются в слои материала. В качестве матрицы использовали материал на основе молекул 4,4'-стильбендикарбоксалата. Опытный электрод из такого материала имеет достаточную емкость и позволяет добиваться хороших показателей в мощности.

Натриевые перспективы

Натрий-ионный аккумулятор (Na-ion) — это тип электрического аккумулятора, который имеет практически идентичные литий-ионному аккумулятору энергетические характеристики, но стоимость применяемых в нём материалов значительно ниже (натрий примерно в 100 раз дешевле лития). Поэтому в ближайшие годы ожидается широкое распространение таких аккумуляторов взамен литиевых, в том числе в электромобилях. Большим преимуществом натрий-ионных батарей является безвредность разряда до нуля, что делает более безопасной их перевозку и хранение.

Аккумуляторы Na-ion работают по тому же принципу, что и Li-ion: натрий так же хорошо теряет электроны и отлично подходит для создания анода. Однако у батарей Na-ion есть серьезный недостаток — очень долгое время заряда и разряда, то есть такие батареи принимают и отдают слишком слабый ток, мощности которого не хватает, например, для вращения автомобильного электродвигателя.

Проблема состоит в размере ионов натрия, которые на 25% больше, чем у лития. Из-за этого ионы медленно перемещаются и с трудом встраиваются в кристаллическую структуру электродов. До сих пор эта проблема казалась нерешаемой, ведь уменьшить размеры ионов натрия нельзя, но ученые нашли способ обойти данный барьер.

Отличающая химическая активность и более крупные размеры атомов натрия потребуют изменения конструкции батареи. Чтобы соответствовать по плотности энергии литий-ионным аккумуляторам, анод натриевого аккумулятора должен удерживать большее количество ионов.

Группа исследователей Токийского университета науки под руководством Шиничи Комаба (Shinichi Komaba) создала специальный материал, смешав оксид железа, оксид натрия и оксид марганца. Затем полученный порошок был помещен в капсулу и нагревался на протяжении 12 часов при температуре 900 °С. Формула нового материала, который был использован для создания анода аккумулятора, имеет вид Na2/3[Fe1/2Mn1/2]O2, при этом катод был изготовлен из натрия.

Емкость полученного аккумулятора составила 190 мА•ч на один грамм при среднем напряжении 2,75 В. Если катод выполнить из углерода или диоксида титана, напряжение можно увеличить до 3 В. Это примерно соответствует напряжению, которое можно получить от двух батареек типа АА.

Одна из проблем заключается в том, что может быть сложно изготовить небольшие Na-ионные батареи. Но большие батареи также имеют ценность - например, когда речь идет о хранении ветровой или солнечной энергии.

Na-ионным – "зеленую" дорогу

В условиях быстрого роста спроса на электроэнергию, вырабатываемую из возобновляемых источников, интерес к Na-ионным батареям вырос из-за их низкой стоимости и необходимости увеличивать разнообразие технологий хранения аккумуляторов в целях обеспечения энергетической безопасности. Для небольших масштабов (<60 кВт-ч) децентрализованных накопителей энергии технологии Na-ion батареи являются идеальными кандидатами.

Это предложение улучшит производительность Na-ion батарей с точки зрения энергии и плотности мощности путем создания замкнутого подхода к проектированию, характеристикам, моделированию и получения материалов.

Исследования продолжаются

Разработан также новый твердый электролит для натрий-ионных аккумуляторов на основе бороводородов. С его помощью швейцарские ученые создали полностью твердый и стабильный аккумулятор с напряжением три вольта, сообщается в исследовании швейцарских ученых, опубликованном в журнале Energy & Environmental Science.

Натрий-ионные аккумуляторы состоят из анода и катода, разделенного электролитом, через который перемещаются ионы металла (лития или натрия). Во время разрядки ионы металла перемещаются к катоду, а электроны к аноду. Во время зарядки процессы идут в обратном направлении. Проблема таких аккумуляторов заключается в том, что металл может осаждаться на электрод неравномерно и образовывать дендриты — кристаллические отростки древовидной формы. Эти дендриты могут разрушать сепаратор, разделяющий анод и катода, из-за чего может произойти короткое замыкание, которое, в свою очередь, может вызвать возгорание или даже взрыв аккумулятора.

Ученые разрабатывают разные пути решения этой проблемы, в том числе аккумуляторы с твердым электролитом, который препятствует образованию дендритов. Исследователи под руководством Арндта Ремхофа (Arndt Remhof) из Швейцарского федерального исследовательского института материаловедения и технологий решили совместить низкую стоимость сырья для натрий-ионных аккумуляторов и безопасность твердотельных электролитов. Для этого они разработали новый электролит с высокой проводимостью натриевых ионов, состоящий из клозобората Na2(B12H12)0.5(B10H10)0.5.

На его основе был собран аккумулятор с натриевым анодом и катодом из NaCrO2. Для этого они спрессовали порошок электролита и порошок для катода, в который предварительно также добавили небольшую долю Na2(B12H12)0.5(B10H10)0.5. К полученному материалу они добавили натриевую фольгу и собрали аккумуляторную ячейку. Исследователи протестировали ее электрохимические свойства, и выяснили, что ее напряжение составляет три вольта, емкость около 85 миллиампер-часов на грамм. При этом аккумулятор сохраняет около 80 процентов емкости после 250 циклов зарядки-разрядки в режиме пятичасового разряда (C/5).

В настоящее время все поиски сосредоточены на том, чтоб найти материал, который бы был лучше чем графит с позиции встаривания атомов натрия во время зарядки аккумулятора. Даже сейчас уже можно создать натрий-ионный аккумулятор и он будет таким же мощным, но вот размеры его будут куда большими. Кому нужен аккумулятор большой? Главное, чтоб он был и мощный и маленький как минимум.  https://oko-planet.su/science/sciencenews/561300-natriy-ionnyy-akkumulyator-realnye-perspektivy-super-batarei.html

[NextFaer]

Nikola Motors представила конкурента Tesla Cybertruck с запасом хода почти 1000 км!!!

Компания Nikola Motors представила концепт пикапа Badger. Он будет выпускаться в двух версиях: с электрическим мотором и с гибридным водородно-электрическим двигателем. Запас хода гибридного пикапа составит 600 миль (966 км), а версия на электрическом ходу сможет проехать на одном заряде 300 миль (483 км).Для сравнения, этот показатель у электрического пикапа Tesla Cybertruck в комплектации с тремя двигателями (Tri Motor AWD) превышает 500 миль (более 805 км).Компания утверждает, что Badger будет иметь тяговую мощность до 8000 фунтов (3629 кг) и сможет развивать скорость с 0 до 60 миль в час (96,6 км/ч) примерно за 2,9 секунды. С такими показателями новый пикап вполне сможет состязаться с Tesla Cybertruck. https://3dnews.ru/1003414

[NextFaer]

Россия запустила крупнейшее в мире производство графеновых нанотрубок!!! ЭТО 50т ГРАФЕНА в ГОД!!!  Никто в мире даже 1 т не троизводит! https://oko-planet.su/science/sciencenews/563786-rossiya-zapustila-krupneyshee-v-mire-proizvodstvo-grafenovyh-nanotrubok.html

Российская компания OCSiAl, выделившаяся из портфельной группы компаний «Роснано», запустила в Новосибирске Graphetron 50 — крупнейшую в мире установку по синтезу графеновых нанотрубок, кардинально изменяющих характеристики различных материалов.

Graphetron 50 — крупнейшая в мире установка по синтезу графеновых нанотрубок — вторая установка новосибирского производителя графеновых нанотрубок, компании OCSiAl. Производственная мощность установки составляет 50 тонн графеновых нанотрубок в год.

«Глубоко убежден, что речь идет о событии не областного и даже не российского, а абсолютно точно международного значения. Ничего сопоставимого с этим на земном шаре не существует. Речь идет о промышленной установке, изготавливающей материал, обладающий прочностью в 150 раз выше стали. Если мы всерьез говорим о новой технологической эре, конечно это эра цифровых технологий, но еще и эра материалов», — сказал журналистам председатель правления «Роснано» Анатолий Чубайс.

Он отметил, что «фантастические» свойства одностенных углеродных нанотрубок, которые можно добавлять практически к любым материалам для увеличения их прочностных и электрических характеристик, – «секрет новой эры материалов человечества», масштаб и значение которой пока сложно понять и оценить.

«Сегодня запущена 50-тонная установка. Мы хорошо понимаем, что ни одна компания на Земле не способна произвести даже одну тонну. Сегодня OCSiAl является поставщиком у 75% крупнейших технологических компаний мира, которые, к сожалению, запрещают называть свои названия», — сказал Чубайс. Президент OCSiAl Юрий Коропачинский пояснил, что в прошлом году компания была аттестована как поставщик для таких технологических гигантов как, например, LG и Pirelli.

В свою очередь, Фонд развития промышленности (ФРП), финансирующий производства по созданию высокотехнологичной и российской продукции, сообщает, что общий бюджет проекта составил почти 1,2 миллиарда рублей. В конце 2016 года фонд предоставил входящей в группу OCSiAl компании «Плазмохимические технологии» льготный заем по программе «Проекты развития» в размере 300 миллионов рублей под 5% годовых.

Одностенные углеродные нанотрубки являются универсальным наномодификатором, улучшающим механические свойства, электро- и теплопроводность различных материалов. Так, добавка 0,1% одностенных углеродных нанотрубок алюминию увеличивает его прочность в два раза, добавка 0,01% к некоторым пластикам делает их электропроводящими, добавка 0,001% в бетон делает его прочнее на 50%. Пилотная промышленная установка синтеза одностенных углеродных нанотрубок Graphetron 1.0, была запущена в новосибирском Академгородке в конце 2013 года. С вводом в эксплуатацию Graphetron 50 российская компания сможет выпускать до 75 тонн нанотрубок в год с возможностью увеличения до более чем 100 тонн в год.

https://www.youtube.com/watch?v=Fo7lP1Y706Q ГРАФЕНОВЫЕ БАТАРЕИ РЕАЛЬНО ЗАМАЯЧИЛИ НА ГОРИЗОНТЕ ПРОГРЕССА!!!  https://oko-planet.su/science/sciencenews/563786-rossiya-zapustila-krupneyshee-v-mire-proizvodstvo-grafenovyh-nanotrubok.html

[NextFaer]

Новинка недели. Первый в мире внешний аккумулятор с графеном !!! 

На этот раз Саша Цыганков смог в прямом смысле прикоснуться к будущему. К нам на тест прямым рейсом из США прибыл первый в мире коммерческий образец внешнего аккумулятора на основе наноформы углерода — графена! За океаном продажи стартовали лишь недавно, а в России — мы первые, у кого получилось проверить устройство в действии. Так что это настоящий эксклюзив "Чуда техники". В чём же тут особенность? Главное преимущество графеновой батареи в том, что она очень быстро заряжается. Наш вариант на 10 000 мАч полностью восполняет свою энергию за 50 минут — за это же время обычный пауэрбанк аналогичного объема заряжается лишь на четверть! Помимо этого, графеновые батареи гораздо более живучи по сравнению с современными литий-ионными или литий-полимерными. Последние обычно выдерживают от 300 до 500 циклов зарядки, а графеновые способны перезарядиться до 1500 раз! А еще такой аккумулятор генерирует меньше тепла, и, что немаловажно, не может взорваться. Цена устройства — 60 долларов (около 4000 рублей). Кстати, в комплект уже входит блок питания на 60 Вт, который сам по себе стоит немало. Так что цена, можно считать, вполне оправданна. Еще один плюсик — поддержка беспроводной зарядки (ну, это не для всех, но тоже приятно). В общем, нам ничего не остается, как поставить инновационному пауэрбанку высший балл! Заслуженные 5 звёзд! Надеемся, что скоро подобные аккумуляторы появятся в большем числе гаджетов. ВИДЕО по ссылке! http://chudo.tech/2020/02/16/novinka-nedeli-pervyj-v-mire-vneshnij-akkumulyator-s-grafenom/ 

[Slider]

Развод. Емкость повербанка меньше 50 втч и заряжается почти час? В гробу я видел такой графен. У меня на самокате обычные лион-ки 300 втч (т.е. в ШЕСТЬ раз БОЛЬШЕ) заряжаются 2 часа... Вот если бы заряжался минут за 10, я бы понял...

[NextFaer]

[user]Slider[/user], а заряд 1500 раз это тоже развод? Или у тебя больше батарейка может?  И то что не загорается, безопасная , это тоже так ерунда?

[Slider]

Все это (негорючесть и большое количество циклов) недоказуемо пока, и относиться к маркетинговой "ляляля", а по тем ТТХ которые можно реально измерить - недотягивает даже до обычных лионок. Лифер между прочем тоже не горит и имеет несколько тысяч циклов, может на его основе и сделали...
PS. Ни одной лаборатории пока успешно не удалось внедрить графен в акумы, чтобы это сильно подняло ТТХ акумов, а за такими новостями я более менее слежу...

[MadX]

[user]Slider[/user], а заряд 1500 раз это тоже развод? Или у тебя больше батарейка может?  И то что не загорается, безопасная , это тоже так ерунда?

NMC пакеты имеют 2000 циклов.

[Denzel Motors]

NMC пакеты имеют 2000 циклов.

NMC - пакеты - они очень разные.
Обычно если очень серьезно говорить с производителем - то они признаются - 800 раз ну макс 1000 циклов. Я говорю именно о производителях а не торговых компаниях.
Есть которые пишут 2000 циклов но у них там есть как говорится мелким текстом:
гарантируют 2000 циклов в случае если зарядка пакетов будет производится сразу после разряда батареи не более чем через 15 минут.  - и там еще есть ряд условий. Торговые компании естественно это не пишут.

[drossel]

[user]Denzel Motors[/user], точно сказал, даташит нужно смотреть, там написано при каких условиях сколько циклов.

[NextFaer]

Прорыв в суперконденсаторах позволит заряжать электрокар за 10 минут
Опубликовано gumarov в 21 февраля, 2020 - 19:32

Специалисты из Университетского колледжа Лондона разработали опытный образец суперконденсатора с высокой удельной мощностью и высокой плотностью энергии одновременно. Обычно можно добиться только чего-то одного, пишет Science Daily. Это важный технологический прорыв, он позволит заменить суперконденсаторами современные аккумуляторы в электромобилях и смартфонах, сократив время их зарядки до нескольких минут.

Более того, устройство, созданное из нескольких слоев графена, может сгибаться под углом 180 градусов, не теряя своей производительности, и не требует жидкого электролита, что сводит к минимуму риск взрыва. Даже сложенный вдовое, этот материал работает почти так же хорошо, как в плоском виде, и после 5000 циклов сохраняет 97,8% емкости. Эти качества идеально подходят для новых складных телефонов или носимой электроники.

В суперконденсаторе используются инновационный многослойный графеновый электрод с порами, размер которого можно менять, чтобы эффективнее запасать энергию. Это позволяет максимально увеличить плотность энергии до рекордного показателя 88,1 В*ч/л — наивысший результат для углеродных суперконденсаторов.

Существующие решения суперконденсаторов с быстрой зарядкой имеют относительно низкую плотность энергии — 5–8 В*ч/л, а традиционные медленно заряжаемые, но длительно работающие свинцово-кислотные батареи, используемые в электромобилях, обычно имеют 50–90 В*ч/л. То есть по этому показателю прототип нового суперконденсатора сравним с верхней границей эффективности новейших свинцовых батарей, но при этом его удельная мощность на два порядка выше и достигает 10 000 В/л.

    «Представьте себе, если вам понадобится всего десять минут на то, чтобы полностью зарядить электромобиль или пару минут на телефон, и этой энергии хватит на весь день», — сказал профессор Иван Паркин, руководитель исследовательской группы. http://www.nanonewsnet.ru/news/2020/proryv-v-superkondensatorakh-pozvolit-zaryazhat-elektrokar-za-10-minut