Алюминиевый аккумулятор для смартфона

Прорывные технологии. Новый графеновый алюминиево-ионный аккумулятор заряжается в 60 раз быстрее, чем литий-ионный

Сможет ли новый графеновый алюминиево-ионный аккумулятор вытеснить литиевый?

Австралийская компания Graphene Manufacturing Group (GMG) , производящая # графен и # водород , объявила, что в совместной работе со специалистами Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий Квинслендского университета разработали революционный графеновый алюминиево-ионный аккумулятор, с плотностью энергии

В настоящее время работы ведутся с форм-фактором «монетной» батарейки, но, по словам руководства компании, технологию можно масштабировать под любые типоразмеры, в том числе и те, что применяются для электромобилей и систем накопления энергии. Основой технологии является трёхслойный графен GMG с перфорацией на поверхности (SPG3-400), который имеет «значительное количество плоских мезопор (≈2,3 нм) и чрезвычайно низкое соотношение O/C 2,54%.

Генеральный директор и управляющий директор GMG Крейг Никол, «В настоящее время мы стремимся предоставить коммерческие прототипы плоских аккумуляторов для тестирования заказчиком через 6 месяцев и коммерческий прототип пакетной упаковки — используемый в мобильных телефонах, ноутбуках и т.д. — для тестирования заказчиками через 18 месяцев. Мы очень рады представить это на рынке. Мы стремимся создать жизнеспособный проект по производству графена и батарейки типа «таблетка» после проверки заказчиком, который мы, вероятно, построим здесь, в Австралии. Наш новый аккумулятор заряжается настолько быстро, что это, по сути, суперконденсатор. К примеру, он если бы наш аккумулятор поставить в iPhone, то он бы зарядился за 10 секунд».

Когда геополитические риски двигают технологии вперёд

Не секрет, что сегодня значительная доля литиевых месторождений, а также производство аккумуляторов контролируется Китаем. И этот момент напрягает многих, что заставляет искать новые пути к сырьевой, технологической и энергетической независимости. Новая австралийская разработка как раз из этого ряда. Руководство GMG напрямую говорит, что «90% мирового производства и закупок лития по-прежнему осуществляется через # Китай , а 10 процентов — через # Чили . У нас есть весь необходимый нам алюминий прямо здесь, в Австралии, и его можно безопасно производить в странах первого мира».

И помимо того, что австралийская технология может положить конец зависимости электромобильной отрасли от лития, это также может придать практически «вторую космическую скорость» процессу электрификации всего спектра транспорта на планете. Зарядка будет занимать ровно столько же времени, что сейчас заправка бензином авто с # ДВС , увеличится диапазон пробега, увеличит в 3 раза время службы батарей, и абсолютно исчезнет вопрос переработки аккумуляторов, так как повторная переработка алюминия это элементарный технологический процесс.

Д-р Ашок Нанджундан, главный научный директор GMG, «Это настоящая революционная технология, которая может предложить реальную альтернативу существующим литий-ионным аккумуляторам практически во всех сферах их применения. Текущее номинальное напряжение наших батарей составляет 1,7 В, и ведутся работы по увеличению напряжения для непосредственной замены существующих батарей, что приведёт к более высокой плотности энергии. Настоящим отличием этих аккумуляторов является их очень высокая удельная мощность — до 7000 Вт / кг, что обеспечивает им очень высокую скорость заряда. Кроме того, графеновые алюминиево-ионные батареи обеспечивают значительные преимущества с точки зрения более длительного срока службы батареи (на данный момент проведено более 2000 испытаний циклов заряда / разряда без ухудшения характеристик), безопасности батареи (очень низкий потенциал возгорания) и меньшего воздействия на окружающую среду (более пригодна для вторичной переработки)».

GMG объявила о заключении исследовательского соглашения с AIBN UQ по разработке графеновых алюминиево-ионных аккумуляторов, и в соответствии с соглашением GMG будет производить коммерческие прототипы аккумуляторных батарей для часов, телефонов, ноутбуков, электромобилей и систем накопления с использованием технологий, разработанных в UQ. GMG также подписала лицензионное соглашение с Uniquest, компанией по коммерциализации совместной с Университетом Квинсленда разработки, которое предоставляет GMG эксклюзивную лицензию на технологию для катодных батарей.

GMG обещает раскрывать информацию о характеристиках и разработках графеновых алюминиево-ионных батарей по мере продвижения программы исследований и разработок.

Уважаемые читатели, не забывайте кликнуть кнопку » Подписаться » на наш канал здесь в Дзене по прочтении статьи .

Можете подписаться и на наш Телеграм-канал , чтобы не пропустить новые материалы, и делиться ссылками на них со своими друзьями в новом мессенджерах . Оставляйте комментарии, ставьте лайки, делайте репосты.

Источник

Новая алюминиевая батарея для смартфона

Американские ученые заявили, что изобрели дешевую и ёмкую батарею для смартфонов из алюминия, скорость заряда которой ограничивается всего одной минутой.

Исследователи, которые подробно описали их открытые в журнале Nature сообщают, что новый алюминиево-ионный аккумулятор имеет в себе потенциал для того, чтобы заменить собой литий-ионные батареи, используемые сейчас в миллионах ноутбуков и мобильных телефонов. Скорость его заряда существенно быстрее и он гораздо безопаснее, нежели существующие литий-ионные батареи, которые иногда возгораются.

Исследователи уже длительное время бились над созданием батареи из алюминия, легкого и относительно недорогого металла, которая будет обладать большой емкостью. И, наконец, команда под руководство профессора химии Hongjie Dai из Стэнфордского университета в Калифорнии совершила прорыв, случайно обнаружив графит как «хорошего партнера» для алюминия. В этой связке алюминий выступает в качестве отрицательного заряженного электрода (анода), а графит в роли положительно заряженного (катода). Прототип батареи по заявлениям ученых заряжается в течении всего одной минуты к тому же очень прочный и гибкий.

Катод имеет вид графитовой губки, изображенной здесь с помощью микроскопа (белая линия 1 см на вставке, 0,3 в главном изображении)

«Литий-ионные батареи могут стать причиной возникновения пожара», сказал Dai. «Наша новая батарея не загорится, даже если вы станете ее сверлить».

Цикл современных литий-ионные аккумуляторов ограничен примерно 1000 циклами перезарядки, показатель же новой алюминиевой батареи превышает значение 7500 циклов без потери мощности. К тому же ее можно согнуть или сложить.

Большие алюминиевые батареи также могут быть использованы для хранения возобновляемой энергии в электросетях, — сказал Dai.

Источник

В Австралии создали аккумуляторы из алюминия и графена, которые заряжаются в 60 раз быстрее литийионных

Австралийская компания Graphene Manufacturing Group (GMG) из Брисбена на основе разработки Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий Квинслендского университета (UQ) создала аккумуляторы, которые по многим параметрам выглядят намного лучше современных литиевых батарей. Это прорыв, говорят разработчики и обещают через год начать массовое производство новинки.

Источник изображения: Graphene Manufacturing Group

Новые аккумуляторы из алюминия и графена дешевле, не используют редкоземельных металлов, не горят, выдерживают колоссальные токи и широкий диапазон рабочих температур. Подобные перезаряжаемые элементы питания могут подтолкнуть далеко вперёд развитие электрического транспорта. Впрочем, для электромобилей алюминиево-ионные графеновые аккумуляторы компания GMG обещает начать выпускать только в 2024 году, тогда как со следующего года она запустит в производство аккумуляторы для других нужд.

Источник изображения: Graphene Manufacturing Group

Отчего так нескоро? В компании заявляют, что для выпуска алюминиево-ионных графеновых аккумуляторов для электромобилей необходимо создать элементы в стандартных формфакторах и со стандартными электрическими характеристиками, в частности — с таким же напряжением, как литийионные батареи. Пока же компания намерена выпускать революционные элементы в собственном формфакторе, который оптимизирован под фирменную технологию. Это не станет проблемой для выпуска целого спектра продукции на «алюминиевых» батареях, только бы компания сдержала своё обещание.

Источник изображения: Graphene Manufacturing Group

Катод алюминиево-ионной графеновой батареи представляет собой несколько слоёв перфорированного графена с порами примерно 2,3 нм. В поры уложены атомы алюминия, что делает материал довольно плотным с точки зрения возможности запасать энергию и способным пропускать намного большие токи, чем литийионные. Также следует учитывать, что каждый ион алюминия в процессе заряда обменивается на катоде на три электрона, тогда как ион лития обменивается только на один электрон.

Источник изображения: Graphene Manufacturing Group

Заявленные разработчиками токовые характеристики алюминиево-ионных графеновых аккумуляторов достигают 149 мА·ч/г и 5 А/г. По энергоёмкости «алюминиевые» батареи на 30–40 % хуже хороших современных литиевых батарей, но в три раза лучше лучших лабораторных образцов алюминиево-ионных аккумуляторов, которые прежде были разработаны в Стэнфордском университете. Австралийские аккумуляторы в нынешнем виде обещают удельную энергоёмкость до 160 Вт·ч/кг и мощность до 7000 Вт/кг.

Источник изображения: Graphene Manufacturing Group

Благодаря способности выдерживать большие токи разработчики называют свои батареи чуть ли не суперконденсаторами. Элемент типа «монетка» заряжается за несколько секунд в отличие от литиевых аналогов. С этих элементов, кстати, компания GMG рассчитывает начать коммерческое производство алюминийионных аккумуляторов в конце нынешнего года или в начале следующего. Что же, надеемся вскоре увидеть что-то новое и необычное на рынке аккумуляторов.

Источник

Топ-10 внешних
аккумуляторов для
смартфонов на все
случаи жизни

Рассказываем, как выбрать Power Bank и составляем топ внешних аккумуляторов для смартфонов в 2021 году.

Основные характеристики

Ёмкость показывает, сколько раз вы можете зарядить свой гаджет. Реальный запас энергии не всегда совпадает с указанным в технических характеристиках. Производители обычно указывают ёмкость при меньшем напряжении (3,7 В), а большинство смартфонов заряжается при 5 В. Соответственно, реальная ёмкость батареи — не 10 000 мА*ч, а 10 000/5*3,7=7 400 мА*ч. К тому же при преобразовании тока примерно четверть энергии рассеивается в виде тепла. Соответственно, вам будет доступен заряд, равный 7 400*(1-0,25)=7 400*0,75=5 550 мА*ч. Таким аккумулятором можно зарядить iPhone 12 от 0 до 100% примерно 2 раза: 5 550/2 815=1,97 раза. На лучших внешних аккумуляторах указываются две цифры — номинальная и реальная ёмкость.

Мощность на выходе показывает, как быстро зарядится смартфон. Если производитель не указывает её, можно подсчитать — умножить силу тока на напряжение. Например, 5 В и 3 А — 15 Вт, 12 В и 1,8 А — 21,6 Вт. Чем больше полученная цифра, тем меньше времени занимает зарядка. Для подачи максимальной мощности нужно, чтобы смартфон и Power Bank поддерживали одинаковую технологию быстрой зарядки:

• Qualcomm Quick Charge;
• Power Delivery;
• MediaTek Pump Express;
• Apple Fast Charge;

• Huawei SuperCharge;
• Oppo, Vivo, OnePlus VOOC;
• Samsung Adaptive Fast Charging.

Порты показывают, какими проводами вы можете пользоваться. Традиционные USB Type-A совместимы с большинством кабелей, которыми укомплектованы смартфоны и планшеты. Но для зарядки новейших флагманов вроде iPhone 12, Samsung Galaxy S21, iPad Pro и Samsung Galaxy Tab S7 нужны симметричные порты USB Type-C. Реже встречаются разъёмы micro-USB и Apple Lightning.

Количество портов варьируется от 1 до 4. Выбирая модели с двумя и более разъёмами, уточните, сколько устройств можно подключать одновременно и какими будут характеристики тока в этом случае. Некоторые разъёмы пропускают ток только внутрь — они используются для зарядки самого Power Bank, и смартфоны подключать к ним нельзя. В большинстве моделей одновременно могут работать 1–2 порта.

В лучших внешних аккумуляторах с ёмкостью более 20 000 мА*ч одновременно включаются 3–4 разъёма. Некоторые их порты работают «в обе стороны» — можно подключать сам Power Bank к розетке или заряжать смартфон.

Размеры и масса. Современные аккумуляторы ёмкостью около 10 000 мА*ч похожи на смартфоны по длине и ширине, но толще их в 2 раза и весят больше — около 250–300 г. Батареи на 20 000 мА*ч похожи на портативные винчестеры и весят приблизительно 400–600 г.

Время зарядки зависит от двух параметров — ёмкости аккумулятора и максимальной мощности на входе. Бюджетные модели полностью заряжаются за 12–20 часов, топовые — за 3–8 часов.

Некоторые аккумуляторы для смартфонов могут заряжать ноутбуки. Для компактных ультрабуков нужен лишь порт USB Type-C с поддержкой технологии Power Delivery 2.0. Для остальных моделей — отдельный выход с регулировкой напряжения и набором адаптеров.

Источник

Представлены алюминиево-ионные аккумуляторы со сверхбыстрой зарядкой

Алюминиево-ионные аккумуляторы значительно превосходят литиевые батареи в тестах жизненного цикла, проходя 2000 полных циклов зарядки и разрядки

Австралийская компания Graphene Manufacturing Group (GMG) объявила впечатляющие результаты испытаний на производительность нового типа алюминиево-ионного аккумулятора, который может заряжаться в 10 раз быстрее, чем современные литий-ионные батареи, но при этом работает намного дольше и не требует охлаждения.

В экспериментах, проведенных Австралийским институтом биоинженерии и нанотехнологий при Университете Квинсленда, прототипы новой батареи с плоскими ячейками показали следующие ключевые показатели производительности.

Во-первых, плотность мощности около 7000 Вт / кг. Плотность мощности определяет, насколько быстро элемент может заряжаться и разряжаться. С нынешними литий-ионными аккумуляторами мощностью 250-700 Вт / кг, это огромный скачок вперед, и он ставит алюминиево-ионные аккумуляторы почти на уровень ультраконденсаторов, которые могут выдавать около 12000-14000 Вт / кг.

Во-вторых, плотность энергии 150–160 Вт · ч / кг, поэтому он дает только около 60 процентов энергии на единицу веса лучших на сегодняшний день коммерческих литий-ионных элементов.

Плотность энергии долгое время была ключевым моментом в технических характеристиках аккумуляторов электромобилей; чем выше плотность энергии, тем больший радиус действия вы можете получить от аккумуляторной батареи. Таким образом, плотность энергии у этой новой батареи GMG меньше, чем требуют электромобили.

Но ее огромная скорость заряда может изменить это, а также несколько других ключевых преимуществ. По словам GMG, эти устройства могут заряжаться так быстро, что мобильный телефон, работающий на этой алюминиево-ионной технологии, может полностью зарядиться за 1-5 минут.

Перенесите эту концепцию в мир электромобилей, и вы получите электромобиль, который проезжает на 60 процентов от расстояния, чем Tesla, но заряжается так быстро, что запас хода может стать гораздо меньшей проблемой.

Более того, алюминиево-ионные аккумуляторы значительно превосходят литиевые батареи в тестах жизненного цикла, проходя 2000 полных циклов зарядки и разрядки без видимого ухудшения производительности, они чрезвычайно безопасны, с низким потенциалом возгорания и также более пригодны для вторичной переработки, чем литиевые батареи в конце срока их полезного использования.

И кроме того, литий им не нужен. Поскольку около 90 процентов мирового производства и закупок лития проходит через Китай, мировые цепочки поставок определенно уязвимы.

Еще один козырь аккумулятора GMG – выдающиеся тепловые характеристики. Даже когда они заряжаются и разряжаются с огромной скоростью, кажется, что они не перегреваются. «Пока нет проблем с температурой», – сказал управляющий директор GMG Крейг Николь.

«Двадцать процентов литий-ионной аккумуляторной батареи (в автомобиле) связано с их охлаждением. Очень высока вероятность того, что нам вообще не понадобится охлаждение или нагрев. Она не перегревается и хорошо работает в холоде. Им не нужны контуры для охлаждения или обогрева».

Однако, есть некоторые проблемы.

Одна из них – зарядная инфраструктура. Мобильные телефоны могут быстро заряжаться, не перегревая электросеть, но электромобили сейчас не могут. Нагнетатели Tesla уже перекачивают электроны со скоростью до 250 кВт, что соответствует передаче энергии 60 кВтч примерно за 15 минут. Если вы хотите заряжаться всего в 10 раз быстрее, вам нужно иметь возможность мгновенно подавать 2,5 мегаватта через зарядный кабель.

Для справки, типичная угольная электростанция имеет общую мощность около 600 мегаватт – так что, если бы 240 из этих сверхбыстрых заряжаемых автомобилей случайно подключились одновременно, они мгновенно загрузили бы энергосистему, эквивалентную всей электростанции.

Таким образом, сверхбыструю зарядку электромобилей определенно будет сложно масштабировать, особенно в связи с тем, что мир движется в сторону возобновляемых источников энергии, а не таких вещей, как уголь и газ.

Другая – ключевой ингредиент батареи GMG – пористый графен, внутри и вокруг которого распространяются молекулы алюминия в процессе производства GMG. Компания заявляет, что может производить высококачественный графен по низкой цене и в масштабируемых количествах, но не приводит никаких цифр о том, сколько могут стоить эти батареи при массовом производстве. При ценах на графен около 100 долларов за грамм даже «недорогая» версия может оказаться очень дорогой.

И последний – это временная шкала. Как вы наверняка знаете, между испытательным стендом и конечным продуктом обычно есть небольшой разрыв; и он больше, когда дело касается автомобильных компаний. GMG заявляет, что к концу этого года будет изготавливать прототипы для небольших испытаний, но нет никаких указаний на то, когда алюминиево-ионные аккумуляторы могут появиться на рынке в больших масштабах.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник