#НаучПопПросвет
#НаучПопПросвет Историю развития аккумуляторов проследили на портале «Научная Россия». Выяснили, что от простейших гальванических элементов до сложных наноструктурированных систем прошло порядка двух столетий. Первый прорыв случился, когда Гастон Планте создал свинцово‑кислотный аккумулятор, принцип работы которого до сих пор лежит в основе стартерных батарей и систем бесперебойного питания. В 1859 г. появились никель‑кадмиевые аккумуляторы (40–60 Вт•ч/кг) — надежные, устойчивые к большим токам и низким температурам. Во второй половине XX в. были изобретены никель‑водородные аккумуляторы(70–80 Вт•ч/кг). Следующим этапом стала разработка никель‑металл‑гидридных батареек (90–100 Вт•ч/кг), которые долго доминировали в портативной технике и первых гибридных авто. Революцией стали литий‑ионные аккумуляторы: в 1991 году компания "Sony" выпустила первую коммерческую партию. Благодаря работам Гуденафа, Уиттингема и Есино технология быстро развивалась, энергоемкость значительно выросла. Сейчас популярны литий‑железо‑фосфатные аккумуляторы, которые безопаснее и дешевле за счет отсутствия кобальта и никеля, хотя уступают оксидным аналогам по энергоемкости на 20–30 %. — Фосфат сам по себе лучше оксида тем, что в нем есть фосфатные группы PO₄. Если в оксиде со слоистой структурой у нас только литий, кислород и переходный металл, то при сильном заряде структура начинает разрушаться, выделяется кислород, и это приводит к возгоранию или взрыву. В случае фосфата такого не происходит, потому что группы PO₄ в сочетании с октаэдрами железа действуют как надежный каркас: они удерживают структуру даже при полном извлечении лития. К тому же фосфатные материалы экологичнее и дешевле, так как не содержат дорогих кобальта или никеля, а используют железо и марганец, что делает их в два-три раза доступнее оксидных аналогов, — пояснил ведущий научный сотрудник химического факультета кафедры электрохимии МГУ им. М.В. Ломоносова, кандидат химических наук Олег Андреевич Дрожжин. Недавно ученые опубликовали статью о создании частиц типа «ядро в оболочке», где «ядро» из высокоемкого, но из нестабильного LiMnPO₄ покрыто защитным слоем LiFePO₄. Это позволяет минимизировать контакт марганца с электролитом и значительно увеличить срок службы материала. Производители ищут баланс между емкостью, надежностью и стоимостью. Объем для литий‑ионных аккумуляторов — около 400 Вт•ч/кг, а дальше мешают проблемы безопасности и стабильности. Параллельно развиваются пост‑литий‑ионные направления: натрий‑ионные, твердотельные и литий‑серные аккумуляторы (потенциальная энергоемкость — от 500 Вт•ч/кг), но пока они остаются на уровне прототипов. Тем не менее, успехи в области разработки твердых электролитов позволяют надеяться на решение основных проблем литий-серных аккумуляторов и доведения этой технологии до массового применения. 🧬 Кубанский научный фонд | Наука меняет мир Читайте нас в 📱 Телеграм | 📱 ВКонтакте | 📲 MAX #десятилетиенауки #Кубанскийнаучныйфонд #КНФ #НаучнаяРоссия