Аккумулятор заряжаемый за 6 минут

Быстрозаряжаемые аккумуляторы нового поколения от Тошиба

В прошлом году корпорация Toshiba анонсировала выпуск аккумуляторов нового поколения для электрокаров. Речь идет об аккумуляторах с улучшенным материалом анодов. Новый анодный материал обещает не только вдвое повысить емкость аккумуляторов, но и сделать их зарядку буквально сверхбыстрой, что всегда крайне важно для электрокаров.

Зарядившись буквально за 6 минут, аккумулятор нового поколения получает запас хода на 320 километров, и эти показатели троекратно превосходят самые современные литиевые батареи для электрокаров, изготовленные по обычной технологии.

Целью новой разработки исследователей из компании Toshiba было — сделать аккумуляторы не только «скоростными» в плане получения и отдачи электрической энергии, но и безопасными. Так, начав совершенствовать свои литиевые батареи с 2008 года, компания непрерывно улучшает их характеристики.

Аноды батарей нового поколения будут изготовлены из оксида титаната ниобия, который обеспечит вдвое более высокую емкость хранения энергии, чем привычный для литиевых батарей графит.

Скорость зарядки получится более высокой, при этом анод из оксида титаната ниобия станет испытывать осаждение металлического лития гораздо менее интенсивно, чем в обычных решениях на графите, идет ли речь просто о быстрой перезарядке, или о перезарядке в условиях низких температур окружающей среды, когда обычные литиевые батареи со значительной долей вероятности уже испытали бы существенную деградацию анода вследствие регулярных внутренних коротких замыканий.

Анод на базе оксида титаната лития, (также применяемый для улучшенных батарей серии SciB — Super Charge ion Battery), используемый всегда до нынешнего времени, славился высокими показателями в плане безопасности, скорости зарядки и долговечности, в связи с чем именно эти батареи уже давно нашли достаточно широкое применение в промышленном транспорте, в лифтах, в автобусах и т.д.

Высокая плотность хранения энергии основательно повысила качество данных батарей. И именно это наследие теперь позволило разработчикам создать базу для совершенно нового метода синтеза и выведения кристаллов титаната ниобия, с более эффективным сохранением ионов лития в структуре кристаллов. Емкость при новом подходе получается вдовое выше.

Потенциал анодов из тионированного оксида для батарей следующего поколения просто огромен, — уверен директор исследовательского центра доктор Осаму Хори. Батареи не просто улучшены, они принципиально изменены, существенно расширен диапазон возможных сфер их применения. В планах разработчиков — уже в 2019 году коммерчески внедрить в повседневную практику батареи сверхбыстрой зарядки. Справедливости ради отметим, что исследование частично субсидировалось «Организацией развития новой энергии и промышленных технологий» Японии.

Первые лабораторные испытания прототипа нового аккумулятора на базе титаната ниобия емкостью 50 Ач показали, что он способен быстро заряжаться, сохранять свой ресурс на протяжении длительного жизненного цикла, в условиях низких температур, при этом будучи безопасным.

Плотность энергии превзошла вдове текущую планку для литиевых аккумуляторов электрокаров. На протяжении 5000 циклов заряда-разряда, батарея нового поколения емкостью 32 кВт-ч (на запас хода в 320 километров) показала способность поддержания около 90% первоначальной емкости, заряжаясь каждый раз полностью за 6 минут! Причем при температуре -10°С время зарядки увеличивается всего на 4 минуты, то есть в условиях холода зарядка будет длиться 10 минут, что в принципе, согласитесь, очень даже немного для электрокара, заехавшего на заправку «пополнить бак».

Про другие интересные электротехнические новинки смотрите здесь: Новые открытия и изобретения на Электрик Инфо

Источник

Прорыв в создании аккумуляторов позволит зарядить смартфон за 6 минут

Аккумулятор — самая больная тема как производителей, так и потребителей. Разработчики процессоров должны учитывать сегодняшние технологии создания аккумуляторов, дабы смартфон не разряжался за 5 минут после включения какой-либо игры. Ограничение в производительности влечет к отсутствию желания у разработчиков игр начинать разработку крупных проектов, и именно поэтому сегодня по-настоящему современных мобильных игр с использованием продвинутой графической составляющей очень мало.

Объем оперативной памяти так же негативно сказывается на трате ресурсов батареи, как и разрешение дисплея: чем выше плотность пикселей, тем экран требует больше энергии. Что из этого следует? Практически все компоненты смартфона — за исключением камеры — зависят от аккумулятора. И именно поэтому ключевой для исследователей должна стать разработка новых решений в создании аккумуляторов.

Массачусетский технологический институт совместно с университетом Цинхуа в Китае при поддержке национального научного фонда и национального фонда естественных наук Китая разработали новую технологию создания аккумуляторов. Как известно, аккумулятор состоит из электродов (анод заряжен отрицательно, катод положительно), жидкого электролита, а также ионов лития, которые перемещаются из катода в анод через электролит, становясь то положительно заряженными, то отрицательно заряженными.

Когда вы заряжаете смартфон, ионы лития переходят из катода к аноду, если девайс не на зарядке, ионы лития медленно перемещаются по электролиту из анода обратно в катод. Это процесс называют циклом заряда. И этих циклов может быть огромное множество. Каждый раз ионы то наполняют, то опять покидают анод. А анод достаточно хрупкий, в качестве материала там выступает графит, являющийся формой углерода. Подобные уменьшения и расширения подвергают стенки анода разрушению, что приводит батарею в негодность.

И здесь на помощь приходит новая разработка. Суть её состоит в том, что в качестве материала анода выступают наночастицы, которые имеют структуру яйца (белок и желток). В качестве желтка выступает алюминий, а роль белка выпала диоксиду титана. Однако почему именно желток, а не ядро, например? В нанотехнологии это два разных понятия. Ядро окутано так называемой пленкой, тогда как желток также окутан неким материалом, но между двумя материалами имеется пустое пространство, что и стало главной особенностью технологии.

Отметим, ёмкость анода из графита составляет 0,35 ампер-часа на грамм, ёмкость же анода, состоящего из алюминия, составляет 2 ампер-часа на грамм. Разница существенна.

Однако почему ранее алюминий не был использован в создании аккумуляторов? Всему виной его взрывоопасность: если использовать алюминий в качестве анода, он будет расширяться и уменьшаться, а это существенная нагрузка, что приведет с большой вероятностью к взрывам и возгораниям. Алюминий в чистом виде в качестве анода опасен. Также при контакте с жидким электролитом алюминий будет образовывать межфазный слой, который при существенных расширениях и уменьшениях в дальнейшем разрушится, затрудняя перемещение ионов лития.

Яйцевидная структура позволила избавиться от данных проблем. Во-первых, пустое пространство между слоем диоксида титана и алюминием не позволит второму каким-либо образом деформироваться, что «сводит на нет» риски возгорания. Во-вторых, диоксид титана не столь подвижен, поэтому межфазный слой не будет разрушен и прямого контакта алюминия и электролита не произойдет.

После 500 циклов зарядки были получены финальные результаты: ёмкость анода составила 1,2 ампер-часа на грамм, что в 3 раза лучше показателей графита, а при быстрой зарядке (6 минут) получили ёмкость равную 0,66 ампер-часа на грамм, что уже в 2 раза выше результатов популярных сегодня на рынке решений.

А каково мнение читателей? Есть ли будущее у данной технологии? Или же большинство из вас придерживается позиции «поживем — увидим»?

Источник

Создан аккумулятор для гаджетов, заряжаемый за одну минуту

Ученые из Стэнфордского университета изобрели высокопроизводительный аккумулятор, который быстро заряжается, долго держит заряд и имеет невысокую себестоимость. Исследователи считают, что разработка сможет заменить множество типов коммерческих литиево-ионных и щелочных батарей. Их работа была опубликована в журнале Nature.

Исследователи не сообщили о емкости разработанного аккумулятора, но заявили, что их технологию можно будет использовать практически в любых устройствах — от смартфонов до электромобилей и ветрогенераторов. Если такую батарею поместить в смартфон, то ее можно будет полностью заряжать от электросети за одну минуту, сообщили ученые. В современных телефонах на зарядку аккумулятора уходит несколько часов.

В конструкции нового аккумулятора исследователи использовали алюминий — перспективный для индустрии перезаряжаемых источников питания материал, позволяющий снизить себестоимость, обеспечивающий более высокую плотность заряда и обладающий меньшей воспламеняемостью.

Из алюминия ученые Стэнфордского университета изготовили анод — положительный полюс батареи. Катод (отрицательный полюс) они изготовили из графита. В батарею был помещен жидкий электролит, заключенный в полимерный мешок.

«Люди пробовали различные материалы для катода. Мы случайно обнаружили, что лучше всего использовать графитный катод, представляющий собой по большей части углерод. Мы нашли несколько типов графитового материала с высокой производительностью», — рассказал профессор Стэнфордского университета по химии Хунцзе Дай (Hongjie Dai), участвующий в разработке.

Ученые создали батарейку, способную полностью заряжаться за минуту

Ученым удалось добиться и длительного срока службы экспериментальной батареи. Она выдержала свыше 7,5 тыс. циклов перезарядки без потери свойств. Предыдущие прототипы алюминиевых батарей деградировали уже после 100 циклов, рассказал Дай. Для сравнения, современные батареи поддерживают около тысячи циклов без существенной потери емкости.

Алюминиевая батарея намного безопаснее литиево-ионных, используемых в миллионах мобильных устройств, добавил Дай. «Литиево-ионные батареи могут воспламеняться», — пояснил профессор. Он рассказал, что алюминиевую батарею при желании можно просверлить насквозь (то есть разгерметизировать), при этом она продолжит работать некоторое время без риска возникновения пожара.

Дай признался, что пока их батарея выдает примерно вдвое более низкое напряжение, чем обычный литиево-ионный аккумулятор. Перед учеными стоит задача увеличить этот показатель. По словам участника проекта, это можно сделать путем повышения качества материала, из которого состоит катод.

О том, когда разработка стэнфордских ученых может появиться на рынке, они пока не говорят.

Добавим, что проблема длительной зарядки аккумуляторов беспокоит множество исследовательских проектов и коммерческих компаний. Например, в апреле 2014 г. израильский стартап StoreDot продемонстрировал батарейку, заряжаемую за 30 секунд. Изобретатели предполагают, что такая технология станет доступна в ближайшие годы.

Источник

Батареи с 5-минутной зарядкой — начались испытания

Новые аккумуляторы с удивительными на сегодняшний день характеристиками собираются в Китае, но разработал их израильский стартап StoreDot. Уже выпущена первая партия батарей в количестве 1000 штук.

Теперь начинаются испытания этих аккумуляторов, способных почти полностью заряжаться всего за пять минут. Естественно, что сверхбыстрая зарядка должна при этом производиться от специальных двухфазных зарядочных станций.

«Начало испытаний аккумуляторов с технологией сверхбыстрой зарядки ознаменовало новую эру в автомобилестроении. Это значительный шаг к тому, чтобы электромобили стали заряжаться так же быстро, как заправка авто на традиционных АЗС», — прокомментировал инвестор проекта Кенес Ракишев.

Для справки, Кенес Ракишев также владеет месторождениями никеля и кобальта, из которых и производятся батареи.

Компания уже выпускает литиевые аккумуляторы для смартфонов, которые заряжаются за пять минут. Теперь технологию планируют применять в электромобилях, интерес к чему проявили, например, Daimler AG , BP, Samsung, TDK и другие компании, поддержав проект деньгами.

Главная особенность новых аккумуляторов StoreDot состоит в том, что графит в них заменен на полупроводниковые наночастицы. В них ионы проходят быстрее, встречая меньшее сопротивление. Электроды пока делаются из германия, но вскоре его планируют заменить на более дешевый материал — кремний. При этом батареи рассчитаны на 1000 циклов заряда-разряда, после чего теряют до 20% начальной емкости.

• В прошлом году было заявлено об улучшении характеристик аккумуляторов. В частности, лучше стали батареи GM и Теслы.

Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!

Источник

Заряжаем севший аккумулятор за 10 минут: эксперимент Kolesa.ru

Вот была история…

Поводом для этой статьи стал случившийся недавно с журналистом Kolesa.ru, а точнее, с вашим покорным слугой – любопытный эпизод. Приобрел я с месяц назад немолодой, но дешевый отечественный автомобильчик – в качестве второго, на убой к дачной стройке.

Волею обстоятельств, машина была оставлена на неделю практически там же, где и куплена, а когда пришла пора перегнать автомобиль на постоянное место жительства, обнаружилось, что аккумулятор разрядился… Разрядился всерьез – первый поворот ключа вызвал короткий «всхлип» стартера, второй – стук втягивающего реле, а третий не порождал и того – только лампочки на «приборке» едва заметно мерцали…

По заверениям продавца, вся электропроводка у машины была полностью исправна, аккумулятор – свежий, поэтому мне не пришло в голову перед простоем снять клемму с батареи. Но салонная лампочка осталась гореть, в результате чего ситуация вышла неприятная – инструментов (даже ключа на 10, чтобы снять батарею!) – нет, прикуривающих проводов с крокодилами – нет, автовладельцы, к которым я подходил с просьбой о прикуривании, помочь не могли или не хотели… В итоге за спасением пришлось обратиться к бывшему владельцу машины – благо он проживал рядом, и, как выяснилось, катался в тот момент по району на своем новом приобретении – десятилетнем Лансере.

Бывший владелец приехал, но прикуривательных проводов не привез – вместо этого открыл багажник и извлек два грязных и жеваных полутораметровых «хвоста». Один из них был одножильным – такими ведется проводка в стенах к розеткам, второй – многожильным шнуром от старого холодильника… Сечение этих «соплей» в 1,5–2 квадратных миллиметра и грубо зачищенные и потемневшие от окислов охвостья не позволяли прикурить двигатель категорически, от слова «совсем»! Однако ситуация разрешилась благоприятно – вот только совсем не так, как можно было ожидать.

Бывший владелец со знанием дела соединил аккумуляторы двух машин этими «соплями» и на всякий случай попробовал повернуть ключ – в ответ, естественно, не раздалось даже щелчка стартера. После чего подмигнул мне, заверив, что все будет «чики-пуки», завел свою машину и расслабился, прикурив сигаретку.

На мой пустой аккумулятор пошел заряд – напряжение генератора 14,5-14,8 вольт – однако, как подсказывает логика и электротехника, полностью высосанную батарею таким способом нужно было бы заряжать как минимум несколько часов! Неужели мой помощник планировал тарахтеть до вечера?! Это было бы достаточно странно с учетом того, что в машине помощника сидели его жена и ребенок, а раскорячились мы, перегородив дворовый проезд… Однако растягивать процесс до логично необходимого он не собирался – не более, чем через 10 минут (подчеркиваю – ДЕСЯТЬ!) провода были отключены и смотаны, а первый же поворот ключа завел мотор!

Что произошло?

Произошло, на первый взгляд, невероятное… Классическая электротехника вообще и аккумуляторная наука в частности говорят, что заряжается типовой свинцовый аккумулятор током в 10% от емкости в течение 10-12 часов. Соответственно, 55-ампер-часную батарею даже током 10-15 ампер нужно было наполнять ну хотя бы несколько часов! Однако, «заряжали» мы ровно 10 минут, и ток явно не превышал вышеупомянутое значение, а то и был меньше – с учетом тонких проводов и отвратительного контакта хило намотанных друг на друга окисленных жил…

То есть, получается, имел место эффект не зарядки, а некого «пробуждения» только-только впавшей в летаргическое забвение батареи. Кратковременный десятиминутный процесс никак не мог восполнить утраченную батареей энергию – однако как-то сумел её «взбодрить», помог «мобилизовать внутренние ресурсы». Звучит это, признаюсь, странно: здравый смысл не одобряет подобную псевдонаучную терминологию – «разбудить», «взбодрить»… Аккумулятор понимает только два вполне научных термина – «зарядить» и «разрядить», а все остальное – лирика…

Мистика на продажу

Лирика лирикой, однако именно на вышеупомянутом эффекте работают китайские «зарядные гаджеты для блондинок». Небольшие коробочки с парой-тройкой аккумуляторов от сотовых телефонов внутри или набитые «пальчиками» формата АА – из таких приборов выходит штекер прикуривателя, и именно через прикуриватель они якобы заряжают севшую автомобильную батарею.

С точки зрения любого, худо-бедно разбирающегося в электротехнике, такие девайсы – профанация и обман, но парадокс заключается в том, что иногда они все же способны сработать – в ситуациях, подобной вышеописанной. На свежесевшей батарее – 8-10 вольт, на «магической коробочке» – 12-13. После подключения её к прикуривателю она начинает гнать ток на стартерный аккумулятор – ток слабенький и совершенно неспособный его зарядить. Но способный «разбудить» и «взбодрить»!

Безусловно, работа таких устройств крайне нестабильна, и помогут они только при определенном совпадении факторов, благодаря чему и заслужили справедливое клеймо мошеннических. Но в ряде случаев, когда аккумулятор свежий сам по себе и разрядился буквально «вот-вот», даже коробочка с пальчиковыми батарейками, воткнутая в прикуриватель, способна его воскресить!

Что говорит наука?

Собственно, при всей странности происходящего, наука должна это как-то объяснять….

– Описанная ситуация не является ни чудом, ни мистификацией – она мне хорошо знакома — рассказал Александр Казунин, заведующий аккумуляторной лабораторией НИИ автомобильной электроники и электрооборудования ФГУП НИИАЭ:

– Тут имеет место не эффект зарядки аккумулятора, а эффект зарядки конденсатора – а конденсатором большой емкости аккумулятор также отчасти является. Если в полностью разряженную батарею подать ток 10-15 ампер на непродолжительное время, то полноценного заряда, разумеется, не произойдет. Но аккумулятор все же наберет некоторое количество энергии, достаточной, чтобы запустить мотор! Это «короткая» энергия, как в конденсаторе – она запасается в разряженной батарее на непродолжительное время . То есть сразу после отключения проводов от машины-донора нужно заводить мотор, аккумулятор которого вы «взбадривали» – если вы по каким-то причинам протянете 10-15 минут, этот «быстрый заряд» исчезнет, и запуск не удастся.

Собственно, пользоваться таким методом – иначе говоря, производить «полевую экспресс-зарядку» от другой машины тонюсенькими проводками, если нет возможности прикурить мощными специальными кабелями с «крокодилами» – можно. И порой – вполне успешно! Но важно учитывать два момента:

1. Успешная быстрая зарядка аккумулятора, как конденсатора, возможна не всегда – влияет общее состояние разряженной батареи, время, которое она простояла разряженной, температура на улице.
2. После успешного пуска таким методом аккумулятор остается пустым и требует полноценной зарядки – либо при помощи зарядного устройства, либо длительным пробегом по загородной трассе. Если этого не сделать, наутро высока вероятность снова не завестись!

Источник