Китайские ученые нашли способ перевернуть энергетику: новые литиевые батареи изменят будущее

Ученые из Чжэнчжоу и Нанькайского университетов под руководством профессора Чжэнь Чжоу поделились результатами исследований. Они нашли способ буквально перевернуть энергетику.

Речь идет о литий-серных батареях. Они отличаются большим объемом, а их производство намного дешевле и проще. Но компании регулярно сталкивались с одной проблемой – так называемым «эффектом шаттла», при котором сера отваливалась от электрода и оседала на дне или стенках. Это приводило к деградации аккумуляторов всего за несколько месяцев.

Исследователи предложили использовать трисульфатные радикалы (TRs). Это короткоживущие частицы, состоящие из 3 атомов серы. Они возникают при разрядке батареи и работают как курьеры: переносят электроны между серой и литием, вследствие чего реакции ускоряются. Без TRs атомы серы застревают в промежуточных формах, а процесс заряда-разряда идет крайне медленно.

Кроме того, трисульфатные радикалы помогают избежать энергопотерь при зарядке. Это делает аккумуляторы эффективнее и значительно продлевает время работы.

Как петербургские студенты стали законодателями беспилотной моды

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения – один из ведущих ВУЗов страны в этой области, и он вновь доказал правомерность данного статуса. Студенты ГУАПа разработали идеальный дрон, который признали эталоном для российских соревнований беспилотников.

Участники команды «Буран» собрали 75-мм дрона, его дизайн и конструкция были признаны лучшими на всероссийском конкурсе.

Корпус дрона из карбона, а детали напечатали на 3D-принтере. Что нового придумать в сфере, в которой практически все изучено? Но студенты удивили. Главной задачей конкурса было облегчить защитный корпус для электроники и камеры коптеров до 75 мм. Команда долго ломала голову, как это сделать. Решение пришло неожиданно.

Один участник в тот момент готовил дрона к другому конкурсу, в котором потребовалась вакуумная формовка. Поэтому вместо 3D-печати студенты отформовали корпус и получили идеальный беспилотник.

❗️Микроскорая помощь на современной АКБ спешит на помощь❗️

Иногда полет мыслей изобретателей просто поражает! В США компания GEM из Калифорнии представила электрическую микроскорую помощь, точнее, саму машину. Она отличается небольшими размерами (длина всего 4 метра!) и небольшим радиусом поворота (560 см), но в остальном весьма хороша.

Устройство развивает скорость до 40 км/ч, запаса хода литиевых аккумуляторов хватает на 140 км. В нем 2 места для экипажа, есть ремни безопасность и система видеонаблюдения. В задней части расположена платформа QTAC, есть все необходимое оборудование для оказания первой помощи: кислородные баллоны, капельницы, места для хранения медицинских принадлежностей и крепления для носилок.

Небольшие микроскорые автомобили, больше похожие на гольф-кары – отличная идея для работы в местах с плотным скоплением людей. Они прекрасно подойдут для жилых районов, курортов, кампусов, то есть там, где большие машины проедут с трудом. Конечно, такие «малыши» никогда не заменят полноценно оборудованные «скорые», но они отлично дополнят их работу.

Проект, связанный с разработкой материалов для аккумуляторов, выиграл важный грант

Старший научный сотрудник самарского Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению Елизавета Морхова получила трехлетний грант Российского научного фонда на сумму 6 млн рублей. Ее проект участвовал в мероприятии «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых». Последнее проводится в рамках помощи молодым и перспективным специалистам. Всего гранты получили 211 проектов.

Команда Елизаветы Морховой работала над проектом «Разработка новых перспективных твердотельных материалов для магний- и цинк-ионных аккумуляторов». Это крайне важное направление, которое поможет создать улучшенные литиевые аккумуляторы, более емкие, мощные и безопасные. По словам ученых, они работают и над удешевлением производства, что явно порадует производителей.

В работе исследователи использовали теоретические и экспериментальные методы. Они смоделировали ион-проводящие материалы и разобрали их химические свойства. После теории исследователи приступят к практическому выполнению. В планах команды представить не менее 8 кристаллических проводников.

Электрогостиная на колесах? С помощью современных АКБ - легко!

Американская компания Club Car, которая занимается производством гольф-каров и малых транспортных средств, представила новинку. Это модернизированный комплекс CRU, оснащенный современной литий-ионной батареей.

Улучшенная батарея намного эффективнее: запас хода увеличен в три раза, а время зарядки сокращено. Точные цифры неизвестны, но создатели уверяют, что новинка намного превосходит прошлый вариант АКБ. Она весит меньше, за счет чего гольф-кар лучше управляется и более плавно двигается. Кроме того, новая батарея больше соответствует футуристическому облику электрокара.

Комплекс CRU представляет собой настоящую гостиную на колесах. В нем установлены столик и круглые сидения, которые могут поворачиваться на 180 градусов. Микрокар укомплектован необходимой светотехникой, ремнями безопасности, поворотниками и другими необходимыми элементами. Максимальная скорость транспорта – 40 км/ч, что соответствует стандартам для тихоходных транспортных средств.

Литиевые аккумуляторы на основе натрия закроют проблемы с дешевой энергией?

Ученые давно ломали головы, как им использовать слоистые оксиды в литиевых аккумуляторах на основе натрия. У этих батарей прекрасные характеристики: они недорогие, емкие, а синтезировать их намного проще. Однако слоистые оксиды, которые являются катодами в АКБ, невероятно капризны: они быстро деградируют на воздухе, медленно отдают заряд и сильно разрушаются от фазовых переходов, что снижает срок их службы.

Фазовый переход – это процесс перестройки кристаллической решетки материала при заряде или разряде. Проще говоря, при цикле заряда-разряда натриевый аккумулятор начинает резко менять структуру: в нем появляются трещины, «уходит» емкость. Если решить проблему фазовых переходов, удастся получить недорогие батареи с отличными характеристиками.

Команда ученых из Вэньчжоуского университета предложила несколько вариантов решения проблемы:
❕сделать катоду покрытие, которое защитит от влаги и ускорит процесс переноса заряда;
❕сделать гибрид: например, комбинировать покрытие и легирование, которое предотвратит распад;
❕сделать гетерофазные структуры: создать слои с разными кристаллическими решетками.

Сейчас исследователи проверяют все варианты. Они уверены, что вскоре смогут поделиться радостной новостью и представить новый аккумулятор.

Сенсация - на Меркурии обнаружили запасы лития!

Ученые пришли к интересному выводу: в экзосфере Меркурия может быть литий. Исследовательская группа Даниэля Шмида из Австрийской академии наук опубликовала результаты исследований в журнале Nature Communications.

Экзосфера Меркурия – хрупкая среда, в которой молекулы газа сильно разрежены и редко взаимодействуют друг с другом. С 1970-х годов исследователи отправляли на орбиту планеты миссии для сбора данных. Благодаря полученным образцам, они выяснили, что экзосфера Меркурия содержит водород, калий, железо и натрий.

Поскольку были найдены калий и натрий, ученые предположили, что там есть и другие щелочные металлы, например, литий. Исследователи долгие годы пытались найти следы ценной «белой нефти», но лишь недавно им улыбнулась удача.

Австрийцы подошли к проблеме с другой стороны. Они использовали измерения магнитного поля для идентификации сигнатуры электромагнитных волн, которые указывают на присутствие лития. Говоря проще, исследователи обнаружили электромагнитные волны с колебаниями, характерными именно для лития. Всего они зафиксировали 12 независимых случаев.

Ученые нашли способ утилизировать батареи без использования кислот – достаточно использовать силу трения

С увеличением числа используемых устройств на литиевых батареях растет и число отработанных аккумуляторов. И их отправляют в мусор вместе с ценными металлами, в число которых входит и литий.

Ученые давно ломают головы над тем, как правильно перерабатывать АКБ, чтобы извлекать полезные материалы и вторично использовать их. И вот они предложили новый вариант.

На портале Innovanews появилась информация о перспективной технологии. Исследователи использовали метод трибокатализа для обработки катодов старых литиевых аккумуляторов. В основе метода лежит механическое воздействие, которое инициирует химические реакции. В результате образуются активные частицы, которые способны эффективно извлекать ионы металлов из перерабатываемых материалов.

В отличие от других способов, которые требуют больших затрат энергии или используют агрессивные химикаты, трибокатализ позволяет извлекать ценные ресурсы с минимальными затратами. Внедрение метода на производство поможет снизить расходы на производство.

Компания NXP Semiconductors улучшила микросхемы контроллеров литиевых батарей

Нидерландский производитель полупроводников NXP Semiconductors продемонстрировал новинку – 18-канальные интегральные схемы контроллеров для литий-ионных аккумуляторных ячеек. Они предназначены для увеличения производительности систем управления АКБ.

Устройства подходят для электрокаров, промышленных систем накопления энергии и любых устройств с аккумуляторами напряжением 48 В, так как имеют хорошую совместимость по выводам между различными вариантами устройств.

По данным разработчиков, новые микросхемы отличаются улучшенной архитектурой: на каждый канал выделены аналого-цифровые преобразователи. Также инженеры объединили функции аналогового интерфейса, распределительного блока и шлюза. Это позволит сократить использование внешних компонентов на 50% и снизит затраты на производство и поставки.

Новинка имеет режим сверхнизкого энергопотребления и подходит для длительного хранения и транспортировки. Есть сигнализация, которая срабатывает при обнаружении перегрузок по току.

Представители NXP Semiconductors утверждают, что микросхемы помогут сделать огромный шаг вперед в управлении АКБ. Благодаря усовершенствованиям батареи будут защищены от электромагнитных помех и станут более безопасными.

Как простой растворитель совершил революцию в химии литиевых аккумуляторов

Аккумуляторы на основе цинка хороши во всем. Они безопасные, емкие, их производство значительно дешевле, а энергии они запасают намного больше. Есть лишь одно «но»: срок службы батарей крайне мал. Из-за узких промежутков между слоями материала в электроде ионы цинка двигаются слишком медленно, из-за чего сам материал быстро изнашивается и разрушается.

Ученые долго ломали голову над проблемой и недавно рассказали, как им удалось ее решить. Они добавили в материал катода молекулы формамида. Это слегка раздвинуло слои, позволив цинку свободнее проходить. Кроме того, часть воды заменилась на формамид, появились «тоннели», которые ускорили движение ионов металла.

Результаты многообещающие. Литиевые аккумуляторы на основе цинка стали более прочными и надежными, они быстрее заряжаются и лучше хранят энергию. После 1000 циклов зарядки-разрядки они все еще сохраняли более 80% емкости. Повысилась и безопасность АКБ: поскольку в них нет горючего электролита, риск возгорания отсутствует.

В 2025 году в России ожидается спрос на складские погрузчики с литиевыми батареями

По данным отраслевых аналитиков, в 2025 году в России ожидается абсолютный рекорд по вводу складских помещений в эксплуатацию. Показатель на 70% превышает спрос докризисных лет и в 2 раза выше, чем в 2024 году.

Уже сейчас на каждую 1000 человек приходится до 341 кв. метра склада, показатель может вырасти до 381 кв. метра.

Высокий спрос на склады связан с востребованностью у маркетплейсов и продуктовых магазинов, которые активно развивают логистическую инфраструктуру. Лидерами в России стали Новосибирск и Омск, в каждом регионе откроют по 380 тысяч кв. метров складов.

Почему же эти новости важны для производителя литиевых батарей НЭТЕР? Все просто! Где склады – там и складские погрузчики, которые работают на аккумуляторах. Чем больше откроется складов, тем выше будет спрос на технику для их обслуживания. Поэтому мы уже готовимся к наплыву покупателей уже в конце этого года.

В Ленинградской области ожидается повышенный спрос на складские помещения – как это связано с литиевыми батареями?

Одно из крупнейших российских агентств недвижимости Commonwealth Partnership (CMWP) поделилось интересными данными. По данным их аналитического центра, доля свободных площадей на рынке складской недвижимости в Санкт-Петербурге и Ленинградской области увеличилась за счет выхода предложений субаренды.

Доля свободных площадей по сравнению со 2 кварталом 2024 года выросла на 1,8 п. п., доля субаренды при этом составила 75%.

Новое строительство выросло на 5% и составило 233 тысячи кв. метров. Рост связан с вводом в эксплуатацию объектов под конкретного клиента. Самыми крупными стали Ozon Порокшино и складской комплекс Давыдово.

Компания НЭТЕР внимательно следит за ситуацией на рынке недвижимости. Наши специалисты ожидают повышенного спроса на складские погрузчики, которые должны будут обслуживать новые площади. Поэтому новость о росте спроса на склады вызывает немало энтузиазма.

Китайские ученые придумали литиевую батарею с «огнетушителем»

Ученые из Института химии Китайской академии наук продемонстрировали рабочий прототип оригинальной литий-металлической батареи. В нее встроен «огнетушитель», который срабатывает, если аккумулятор перегреется. Информация о новинке появилась в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Литий-металлические аккумуляторы – очень перспективные накопители энергии. Они емкие и долговечные, плюс, благодаря разработке китайских исследователей, они стали намного безопаснее.

Принцип работы новинки прост. В катод аккумулятора поместили огнестойкий полимер. При нагревании он выделяет химические вещества, которые подавляют образование горючих газов, и нейтрализует возгорание. Проще говоря, он выполняет функцию огнетушителя.

Ученые поделились результатами эксперимента. Они постепенно нагревали прототип, и тот выдержал до +220 градусов, при этом не загорелся и не взорвался. Температурный предел обычных батарей почти в два раза ниже: они способны выдержать до плюс 100-120 градусов.

Как получить бронзу из аммиака при помощи лития? Ученые провели эксперимент, описанный больше века назад

Ученым удалось разгадать тайну химического эксперимента, впервые описанного в 1918 году. Результатами они поделились в научном журнале Science.

По какой эксперимент идет речь? Синий раствор аммиака при добавлении щелочных металлов превращается в блестящую бронзовую жидкость. Исследователи охладили аммиак до -33 градусов, чтобы тот стал жидким. Затем они добавили щелочные металлы, в первую очередь литий, калий и натрий. При низкой концентрации раствор оставался синим, но, чем больше скапливалось электронов, тем более блестящей становилась жидкость. В итоге она стала похожа на бронзу.

Исследовав полученное вещество под рентгеном, ученые убедились, что при высокой концентрации электронов жидкость приобретает свойства настоящего металла, в том числе формируются края Ферми. А причина проста: аммиак вытягивает электроны из металла, которые оказываются в ловушке между молекулами жидкости. Таким несложным способом с помощью лития легко получить бронзу.

Сворачивание производства в КНР вызвало бурный рост цен на литий

Еще совсем недавно цены на литий упали так низко, что производители хватались за головы и спешно сворачивали производства, стремясь остаться хотя бы на плаву. И вот из Азии пришли добрые вести - стоимость «белой нефти» начала расти.

Информационное агентство Bloomberg сообщило, что в Китае в провинции Цзянси сокращается производство лития, а ведь здесь находятся крупнейшие добывающие центры в стране. Уже 25 июля торги литием на Гуанчжоуской фьючерсной бирже выросли на 8%. Из-за этого пришлось выпустить уведомление об ограничении спекулятивными сделками. Акции производителей (Tianqi Lithium и Chengxin Lithium Group в Шэньчжэне) выросли примерно на 25%.

Провинции Цзянси в наши дни уделяют особое внимание. По прогнозам аналитиков, около 10% всей мировой добычи лития приходится именно на этот регион, особенно на округ Ичунь.

В начале июля Бюро природных ресурсов Ичуня потребовало от работающих горнодобывающих компания отчеты о запасах. После этого Jiangxi Special Electric Motor приостановила работу на 26 дней из-за необходимости провести техническое обслуживание. Sinomine Resource Group на полгода прервало добычу для проведения адаптации технологий. Также власти прервали работу компанию Zangge Mining, так как они добывали полезные ископаемые без лицензии.

Американские ученые придумали, как сэкономить до 7 млрд долларов на переработке старой электроники

Когда телефон или ноутбук устаревает, его выбрасывают, а вместе с ним и литиевый аккумулятор, в котором содержатся редкие и ценные металлы, в том числе литий. Переработка электроники занимала много времени, требовала массу энергии, кроме того, приходилось использовать агрессивные химикаты, которые наносили вред и людям, и природе.

Ученые из Питтсбургского университета США придумали простой и экологичный способ переработки отработавших свое электронных устройств. Метод позволит сэкономить до 7 млрд долларов – именно столько было «выброшено» в мусор в США в 2019 году. Они выяснили, что белок ферритин способен вытягивать нужные металлы из растворов. Доцент кафедры экологической инженерии Мэн Ван провел наглядный опыт. Он добавил ферритин в смесь лития, кобальта и никеля, и белок притянул к себе именно кобальт.

Ферритин представляет собой белок, внутри которого пустота и сильный отрицательный заряд. Последний притягивает положительно заряженные частицы, например, кобальт и никель. Литий отрицательно заряжен и остается в растворе, из которого его намного проще извлечь.

Губка для литиевой батареи: как разогнать аккумулятор и убрать излишки?

Что общего между губкой и литиевыми аккумуляторами? Ученые из Юго-Восточного университета в Китае нашли ответ на этот вопрос и поразили мир. Они смогли улучшить технические характеристики литиевых АКБ простым действием. Профессоры Чжэнмин Сунь и Лун Пань добавили в электролит металлоорганические каркасы на основе индия. Результат оказался невероятным.

Обычно в батареи добавляют фторполимеры, которые плохо совместимы с литиевым анодом. Из-за происходящих побочных реакций аккумуляторы изнашиваются быстрее, чем могли бы. Каркас на основе индия представляет собой пористый материал с открытыми металлическими центрами. Он стабилизирует электролит и снижает его кристалличность, за счет чего ускоряется движение ионов.

Кроме того, новинка связывает остатки растворителя, из-за которых и происходят нежелательные химические процессы, то есть останавливается процесс деградации. На поверхности лития образуется защитная пленка, которая не позволяет электролитам разрушаться и препятствует образованию дендритов на поверхности лития.

В Германии разработали литиевые аккумуляторы с исключительной скоростью зарядки

Ученые из Хумбольдтского университета в Берлине продемонстрировали литиевые аккумуляторы с поразительными техническими характеристиками. Литий- и натрий-ионные батареи оказались намного долговечнее и стабильнее, а их скорость заряда поражает. Ключом к новой технологии стал контролируемый беспорядок на атомном уровне.

Обычно аноды в АКБ создавались с акцентом на упорядоченные структуры, с предсказуемыми путями движения ионов. Но это приводило к снижению подвижности ионов из-за избыточной жесткости, в результате чего при ускоренных режимах заряда падала эффективность.

Метод, предложенный и опробованный командой под руководством профессора Никола Пинны и доктора Патрисии Руссо, базируется на принципе «упорядоченного хаоса». Атомная неупорядоченность создает дополнительные каналы для переноса ионов и увеличивает число активных центров накопления.

Результаты говорят сами за себя. Даже после 1000 циклов зарядки-разрядки исходная емкость сохраняется практически без изменений. Некоторые виды АКБ работали без заметного ухудшения после 2,5-2,6 тысяч циклов – невероятный результат.

В Германии профинансируют два новых литиевых проекта – чего ждать рынку?

Федеральное Министерство экономики и энергетики Германии и Федеральные Земли Рейланд-Пфальц и Гессен примут участие в двух новых литиевых проектах. Власти выделят 103,6 млн евро компании Vulcan Energy, которая занимается производством лития и возобновляемых источников энергии. Общая сумма инвестиций оценивается в 690 млн евро.

Цель проекта – добыча «белой нефти» максимально экологичным способом. В ходе инициативы «Чистый литий для производства аккумуляторов» специалисты осушивают литийсодержащие воды глубокого залегания. При добыче образуется пар, который используют для производства энергии. Воду, получаемую при конденсации, закачивают обратно в землю. Таким образом производство практически не наносит вреда экологии.

В команде Vulcan Energy заявили, что проект обеспечит сырье для 500 тысяч аккумуляторов. Этого хватит для покрытия потребностей не только Германии, но и других европейских стран. Пока сырье в основном поставляется из Китая и Южной Америки, но открытие собственного завода позволит сократить зависимости Европы и вывести ее на самообеспечение.

Как увеличить емкость литиевого аккумулятора на 10-20%? Ученые нашли ответ

Кремний-углеродные аккумуляторы – новая перспективная технология в сфере хранения энергии. Новинка позволяет увеличить запас емкости батареи на 10-20% при сохранении ее габаритов. Кремний-углеродные АКБ толщиной менее 8 мм дают до 8 тысяч мАч, ускоряют зарядку и лучше работают в морозы. Сейчас модели батарей тестируют крупные производители электроники. Вероятно, совсем скоро новинку начнут ставить непосредственно в технику.

Кремний способен аккумулировать до 4,2 тысяч мА*ч/г, но при внедрении ионов лития его объем увеличивается в несколько раз, из-за чего электрод разрушается. Ученые решили проблему оригинальным способом: они распределили кремний в углеродной матрице, которая и начала принимать на себя механические повреждения. В результате внедрения всего 5-15% кремния емкость аккумулятора выросла на 10-20% без какого-либо серьезного ущерба самим АКБ.

Исследователи отмечают, что добавление кремния в литиевые батареи дает прекрасный результат. Они становятся более емкими, сохраняя при этом размеры, быстрее заряжаются, стабильно работают на холоде. Кроме того, даже при снижении напряжения устройства сохраняют большой остаток емкости.

Китайские ученые создали литиевый аккумулятор с невероятной энергоплотностью – технологии следующего поколения на подходе

Энергоносители развиваются со страшной скоростью, становясь больше, лучше и плотнее. На днях китайские ученые из Тяньцзиньского университета продемонстрировали итоги своей работы. Стоит отметить, что результаты поражают. Отчет был опубликован в международном академическом журнале Nature.

Эксперты разработали литий-металлический аккумулятор с плотностью энергии 600 Вт*ч/кг, а также модульный аккумулятор с плотностью 480 Вт*ч/кг. Это в 2-3 раза больше, чем технические характеристики самых распространенных батарей сегодня. По словам самих исследователей, такая высокая плотность позволит решить ряд вопросов производительности, а также увеличить срок службы АКБ.

В публикации уточнили, что ученые освоили все основные технологии производства, то есть литий-металлические батареи нового поколения готовы к массовому производству. Вероятно, вскоре мы увидим их на отраслевом рынке.