Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Аккумулятор можно... нарисовать?

Аккумулятор можно... нарисовать?
Исследователи из Университета Райса в Хьюстоне изобрели литий-ионный аккумулятор, который можно в буквальном смысле этого слова напылять практически на любую поверхность.


 

 

 

Перезаряжаемый элемент питания, созданный учеными в лаборатории при Университете Райса в Хьюстоне (Rice University, назван в честь своего основателя Уильяма Марша Райса), состоит из напыляемых слоев, каждый из которых представляет собой определенный компонент обычного аккумулятора. Исследование опубликовано в онлайн-журнале Scientific Reports (портал Nature.com).

«Этот означает, что мы переходим от аккумуляторов с традиционной компоновкой к совершенно новым видам элементов питания, которые открывают огромные возможности для дизайна электронных устройств будущего», - поясняет суть изобретения профессор механической инженерии, материаловедения и химии Пуликел Аджаян (Pulickel Ajayan), специалист по новым материалам. «В последние годы в высокотехнологичной индустрии возникла насущная потребность в принципиально новых, легко адаптируемых форм-факторах для элементов питания, и наше достижение стало большим шагом вперед в этом направлении».

Главный автор научной работы Ниилам Сингх (Neelam Singh), аспирантка из Университета Райса, вместе со своей командой провела много часов, подбирая формулы, смешивая и тестируя химические компоненты для каждого из пяти слоев: двух токоприемников, катода, анода и полимерного сепаратора посередине.

 

В стандартной аккумуляторной батарее (слева) активные слои упакованы в контейнер, новый метод позволяет наносить все основные компоненты на любую поверхность (справа)

 

Исследователи распыляли компоненты на различные поверхности: ванную керамическую плитку, гибкие полимеры, стекло, нержавеющую сталь и даже на глиняные пивные кружки, чтобы узнать, как материалы аккумулятора будут взаимодействовать с каждым из носителей.

В первом эксперименте они объединили девять элементов на основе керамических плиток в параллельную цепь. На одном из элементов установили солнечную батарею, конвертирующую энергию белого лабораторного света. После полной зарядки от солнечной батареи и домашней сети к аккумуляторам подключили расположенные в виде слова RICE светодиоды, которые работали непрерывно в течение шести часов, поскольку элементы смогли обеспечить стабильное напряжение в 2.4 Вольта.

Команда выяснила, что «нарисованные от руки» аккумуляторы обладают на удивление постоянными свойствами; отклонение от заданных значений не превышало 10 процентов. По словам Ниилам Сингх, после шестидесяти циклов зарядки-разрядки снижение емкости элементов оказалось весьма незначительным.

Первый из слоев аккумулятора, токоприемник положительного заряда, состоит из смеси химически чистых углеродных нанотрубок с углеродными черными частицами, растворенными в N-метилпирролидоне. Второй слой, катод, содержит литий-кобальт оксид, или кобальтит лития, углерод и наночастицы сверхочищенного графита (ultrafine graphite, UFG, 3-10 nanometres). Третий слой, состоящий из смолы Kynar Flex, полиметилметакрилата (PMMA, органическое стекло) и диоксида кремния, играет роль сепаратора. Четвертый слой, анод, изготовлен из смеси литий-титан оксида и наночастиц UFG, а последний, пятый слой, служащий токоприемником отрицательного заряда, создан из электропроводящей медной краски, разбавленной этанолом.

 

Обычная кермачисекая плитка отлично подходит для распыляемых аккумуляторов (кадр из демонстрационного видео, размещенного на сайте Университета)

 

«Сложнее всего было достигнуть высокой механической стабильности элементов питания - особое значение в данном вопросе имеет сепаратор», - продолжает Ниилам. «Мы обнаружили, что слои из нанотрубок хорошо сцепляются с катодом, но если сепаратор механически нестабилен, то слои легко соскабливаются с поверхности. Путем добавления PMMA нам удалось повысить клейкие качества сепаратора». После «окраски» каждый из тестовых образцов заполнили электролитом, плотно запечатали под высокой температурой и зарядили.

Ниилам уверяет, что аккумуляторы хорошо заряжаются от любого компактного солнечного элемента. По ее мнению, существует возможность объединения напыляемых батарей с недавно созданными солнечными элементами, которые также можно наносить на различные поверхности методом распыления. Несмотря на то, что и первое поколение аккумуляторов оказалось весьма удачным, современные технологии позволят в дальнейшем существенно улучшить свойства новых элементов питания. «Техника окраски уже давно применяется в промышленной индустрии, поэтому можно будет без особых усилий внедрить новый способ производства разработанных нами аккумуляторов», - отмечает Ниилам.

 

Один из первых прототипов элементов питания, которые помогут снять множество ограничений в дизайне будущей электроники

 

Исследователи подали заявку на получение патента на свое изобретение, которое они планируют совершенствовать и в будущем. Теперь, по словам руководителя исследования, команда занимается поиском электролитов, которые можно будет использовать в производстве напыляемых аккумуляторов на открытом воздухе, а также раздумывает над созданием модульных, то есть состоящих из нескольких частей элементов, из которых можно собирать легко конфигурируемые системы.

«Мы считаем, что наша работа способна изменить саму парадигму современных элементов питания», - подводит итог Ниилам.

Среди соавторов исследования также упоминаются аспиранты Чарудатта Галанде (Charudatta Galande) и Акшай Маткар (Akshay Mathkar), доктор Вей Гао (Wei Gao) из знаменитой Национальной Лаборатории в Лос-Аламосе, ученый Арава Леела Мохана Редди (Arava Leela Mohana Reddy), практикантка из Института Квантовых Исследований Андреа Миранда (Andrea Miranda), а также доктор Александру Влад (Alexandru Vlad) из Бельгийского Католического Университета в Лёвене (the Université Catholique de Louvain).

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Китай заявил о крайне низком риске из-за неуправляемой ракеты

Китай заявил о крайне низком риске из-за неуправляемой ракеты

Китай сообщил в пятницу, что риск от ракеты, которая сбилась с орбиты после отделения от космической станции Пекина, «чрезвычайно низкий» после того, как Соединенные Штаты предупредили, что она может упасть на населенный пункт.

Военные эксперты в США ожидают, что корпус ракеты Long March 5B упадет на поверхность Земли примерно в субботу или воскресенье, но предупредили, что трудно предсказать, где и когда он приземлится. Но Пекин не согласился с такой точкой зрения. «Вероятность причинения вреда авиационной деятельности или людям и их деятельности на земле чрезвычайно мала», - заявил официальный представитель министерс...
07.05.21 12:38
0
1
Blue Origin отправит первый экипаж в космос в июле

Blue Origin отправит первый экипаж в космос в июле

Компания Джеффа Безоса отправит свой первый экипаж в космос 20 июля и предложит одно из мест победителю онлайн-аукциона.

Поездка продлится в общей сложности десять минут, четыре из которых пассажиры проведут над линией Кармана, которая отмечает признанную границу между атмосферой Земли и космосом. «Мы совершенствуем нашу способность запускать, приземляться и повторять», - говорится в видео, сопровождающем объявление. «Наш следующий запуск будет первым, когда космонавты полетят на борту New Shepard». Суборбитальная...
06.05.21 11:32
0
1
Предложен новый метод уточнения постоянной Хаббла

Предложен новый метод уточнения постоянной Хаббла

Группа международных ученых предложила простой и новый метод, позволяющий снизить погрешность измерений постоянной Хаббла до 2% с использованием однократного наблюдения пары сливающихся нейтронных звезд.

Вселенная непрерывно расширяется. Из-за этого далекие объекты удаляются от нас. Фактически, чем дальше они находятся, тем быстрее движутся. Ученые описывают это расширение через известное число, постоянную Хаббла, которая сообщает, насколько быстро объекты во Вселенной удаляются от нас в зависимости от их расстояния до нас. Путем точного измерения постоянной Хаббла можно определить некоторые из са...
05.05.21 10:59
0
1
Раскрыт секрет долгожителей о здоровом старение

Раскрыт секрет долгожителей о здоровом старение

В наиболее подробном геномном исследовании с участием людей старше 100 лет, исследователи сосредоточили внимание на нескольких конкретных генетических характеристиках, которые обеспечивают защиту от возрастных заболеваний.

Варианты генов, улучшающие процессы репарации ДНК, были особенно заметны именно у пожилых людей. Если хорошо питаться, часто заниматься спортом и избегать пагубных пороков, есть все основания надеяться на долгую и здоровую жизнь. Конечно, многие возрастные заболевания кажутся почти неизбежными, независимо от того, настигнут ли они вас в 80 или 90 лет. Но некоторые люди демонстрируют склонность к ...
05.05.21 10:15
0
0
Система приливного течения будет использовать подводного ската для выработки электроэнергии

Система приливного течения будет использовать подводного ската для выработки электроэнергии

Мы уже слышали о системах возобновляемой энергии, которые используют воздушных змеев для выработки электроэнергии с помощью ветра. Система Manta в некотором роде похожа, хотя в ней используется подводный скат, который «летает» в приливных или речных течениях.

Manta была задумана учеными из Калифорнийского международного исследовательского института SRI, которые недавно получили трехлетнюю премию в размере 4,2 миллиона долларов США за разработку технологии в партнерстве с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли. Эта награда была присуждена Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-E) в рамках програ...
02.05.21 21:51
0
0
Rio Tinto развернет солнечный завод Heliogen на базе искусственного интеллекта

Rio Tinto развернет солнечный завод Heliogen на базе искусственного интеллекта

Горнодобывающий гигант Rio Tinto объявил, что собирается установить пилотную версию высокотемпературного солнечного перерабатывающего завода Heliogen на борном руднике в Калифорнии, который будет поставлять чистую энергию, а также тепло для промышленных процессов. Начало строительства ожидается в 2022 году.

Технология Heliogen представляет собой усовершенствованную версию концентрирующего солнечного теплового генератора с искусственным интеллектом. Это огромный массив зеркал, окружающих высокую башню, каждое из которых отслеживает положение Солнца в небе и наклоняется, чтобы идеально отражать солнечный свет на коллектор на вершине башни. При большом количестве зеркал - потенциально тысячах, улавлива...
28.03.21 16:09
0
2
На Шетландских островах установлена первая приливная зарядная станция для электромобилей

На Шетландских островах установлена первая приливная зарядная станция для электромобилей

Nova Innovation объявила об установке на острове Йелл первой точки подзарядки электромобиля, работающей от энергии приливов.

Точка подзарядки Evolt была установлена в гавани Калливо на берегу Блюмалл-Саунд, пролива между северными Шетландскими островами Унст и Йелл. Он управляется ChargePlace Scotland, национальной сетью подзарядки электромобилей, принадлежащей и управляемой правительством Шотландии. «Приливные турбины в Шетландском приливном массиве поставляют энергию, которая преобразуется в электричество для точки п...
25.03.21 22:19
0
13
Беспроводное электричество стало реальностью

Беспроводное электричество стало реальностью

Стартап Emrod заявил, что может передавать электроэнергию на большие расстояния без использования медного провода.

Энергетический стартап Emrod сообщил, что приносит в Новую Зеландию беспроводное электричество, спустя более века после того, как Никола Тесла впервые продемонстрировал, что это возможно. Как и для наиболее эффективных спутниковых подключений к Интернету, каналу Emrod требуется только прямая видимость. В своем заявлении основатель Emrod Грег Кушнир говорит, что его мотивировал особый набор возмож...
09.08.20 14:06
0