Современные аккумуляторные батареи, выполненные по литиево-ионной технологии, отлично подходят для снабжения электрической энергией планшетов, смартфонов и других мобильных устройств. Тем не менее, для эффективного хранения энергии в больших объемах они не подходят – для этого нужны новые, более экономически выгодные и экологически дружественные решения. На сегодняшний день наиболее подходящими аккумуляторными батареями для накопления энергии, полученной за счет солнечных и ветряных электростанций, по мнению большинства ученых являются натриево-ионные батареи. Основным их достоинством является дешевизна, ведь натрий широко распространен и дешев, и к тому же является экологически безопасным материалом. Однако натриево-ионные аккумуляторы не лишены недостатков.
В процессе эксплуатации анод натриево-ионных аккумуляторных батарей очень сильно набухает, увеличиваясь более чем четырехкратно в размере. Это свойство анода, собственно, и является основным недостатком данного типа, ведь в процессе заряда-разряда анод активно разрушается, что приводит к крайней недолговечности всего аккумулятора, составляющей примерно двадцать циклов.
Не так давно ученые из университета UM, что в штате Мэриленд, разработали собственное решение проблем натриево-ионных аккумуляторов.
В ходе исследований и экспериментов специалисты пришли к выводу, что используемая в таких батареях жесткая основа не обладает необходимыми эксплуатационными качествами, в результате чего не выдерживает нагрузки, возникающей при усадке и набухании анода, в результате чего деформируется и разрушается. Было принято решение заменить подложку на более подходящую, в результате чего выбор пал на древесные волокна. Этот природный материал обладает потрясающей способностью к сопротивлению набуханию благодаря наличию в своей структуре капилляров, способных проводить минера, жидкости и некоторые другие вещества. Кроме того, древесные волокна широко доступны и весьма дешевы.
Прототип натриево-ионного аккумулятора, анод которого был создан на основе древесных волокон, в результате тестирования поразил ученых. По сравнению с предыдущими вариантами прочность увеличилась в двадцать раз!
Формирование анода осуществлялось исследователями за счет нанесения не древесные щепки тонкого, толщиной всего в десять нанометров, слоя углеродных нанотрубок, после чего сверху нанесли еще один слой олова, для придания поверхности способности проводить электрический ток. В результате во время эксплуатации мягкие древесные волокна отлично нейтрализовали сильные механические напряжения, благодаря чему даже после четырехсот полных циклов зарядки и разрядки аккумуляторная батарея не потеряла начальную емкость. Древесина в свою очередь не разрушилась, а подверглась незначительной деформацию – сморщиванию, что, впрочем, не помешало ей эффективно выполнять свою функцию.
Отдельно следует отметить, что аккумуляторные батареи, выполненные на основе натриево-ионной технологии даже с применением древесных анодов не способны эффективно сохранять энергию на протяжении длительного промежутка времени, поэтому использование их в мобильных устройствах не представляется возможным. Вместе с тем, такие аккумуляторы отлично подходят для хранения больших объемов электроэнергии, получаемой от альтернативных источников энергии.{odnaknopka}
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи