Инженеры совершили прорыв в изготовлении аккумуляторов на основе алюминия



    Инженеры из Стэнфордского университета добились успеха в создании аккумуляторной батареи на основе алюминия. Она заряжается в течение нескольких минут, выдерживает тысячи циклов перезарядки без деградации, гибкая и недорогая в изготовлении.

    Также такая батарея гораздо безопаснее популярных литий-ионных. После сверления алюминиевой батареи она не только не загорается и не взрывается, но и продолжает некоторое время работать. Также батареи на основе алюминия будут гораздо меньше вредить окружающей среде при утилизации.

    Инженеры уже давно присматривались к алюминию как к недорогой и практичной замене лития, однако до сего момента им не удавалось сделать батарею, выдававшую приемлемое напряжение после множества циклов зарядки и разрядки. В отличие от предыдущих неудачных прототипов алюминиевых батарей, умиравших после сотни циклов зарядки, экспериментальная батарея выдержала в лаборатории 7500 циклов без какой бы то ни было деградации. Для сравнения, типичная литий-ионная батарея теряет 20% ёмкости после 600 циклов зарядки/разрядки.

    Ознакомительный ролик, включающий процесс сверления алюминиевой батареи:


    Для сравнения — что будет, если проткнуть гвоздём li-ion аккумулятор


    … или просто ткнуть в него ножиком:


    Батарея состоит из алюминиевого анода и графитового катода, погруженных в электролит и заключенных в гибкую полимерную оболочку. Такое сочетание было найдено в ходе экспериментов практически случайно. По словам исследователей, прототип выдаёт напряжение порядка 2 В и имеет удельную ёмкость порядка 70 мA-ч/г.

    Удельная энергия типичной литий-ионной батареи составляет от 100 до 265 Вт-ч/кг. Для новой батареи этот показатель составил порядка 140 Вт-ч/кг. Плотность тока алюминиевого прототипа — 3000 Вт/кг, что более чем на порядок превосходит аналогичный показатель литий-ионных батарей.

    Хонгжи Дай, профессор химии, участвовавший в разработке, рассказывает о своём изобретении: «Наша батарейка выдаёт примерно вдвое меньшее напряжение, чем типичная литиевая. Но, улучшив материал катода, можно добиться увеличения как напряжения, так и плотности энергии. Все остальные качества, о которых можно только мечтать, у неё уже есть: недорогие электроды, безопасность использования, высокоскоростная зарядка, гибкость и долгий жизненный цикл».

    Алюминиевая батарея сможет найти применение не только в гаджетах (включая будущие гибкие устройства), но и, например, в энергосетях, в которых позарез нужны недорогие аккумуляторы, способные быстро накапливать и отдавать электрическую энергию.

    Предыдущие варианты использования алюминия в аккумуляторных батареях не предполагали их перезарядки — у таких батарей необходимо было периодически менять алюминиевые пластины, которые вырабатывали свой энергетический ресурс.
    Поделиться публикацией
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 69
    • +13
      Воспринимается как шутка, потому что уж больно круто…
      • +54
        Только таких шуток, примерно по штуке в месяц последние пару лет, а воз и ныне там, к сожалению.
        • +2
          Если Tesla возьмутся за них, то возможно все будет иначе.
          • +1
            Я имею ввиду финансирование. Им такая разработка как раз нужна.
            • 0
              А как потом объяснять инвесторам провал вложений в гигафайбрику литиевых аккумуляторов?

              Вложиться в такие аккумуляторы может кто угодно, Тесла далеко не самая богатая компания на рынке, которой нужны аккумуляторы;)

              Вот только есть ли куда вкладываться? Статья статьей, но инвесторы оценивают успехи и прогресс несколько глубже, чем описание в новостной статье.
              • 0
                Статья вышла не только новостная, но и научная. Оригинал был опубликован в одном из крупнейших мировых научных изданий «Nature»: www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14340.html

                А одним из обязательных условий публикации в таких журналах являет то, что статью и изложенные в ней факты сначала должны проверить на «вшивость» минимум 2 ученых (не из команды проводившей исследование).
                Если допустили к публикации — значит явных ошибок и вранья в них не нашли и все выглядит как рабочая схема даже с точки зрения ученого.
                Осталось только, чтобы другие ученые в других лабораториях повторили все эксперименты и опубликовали результаты для сравнения/проверки.
                Если свойства подтвердятся — это будет во всех мировых новостях. Если нет — просто напишут статью-опровержение.
                • 0
                  Я очень хочу верить в то, что так оно и будет. Однако, научное открытие еще не эквивалентно реальности создания продукта на основе этого открытия, могут быть инженерные сложности.

                  Если все так и будет, то реальностью станут не только электрокары с характеристиками не хуже ДВС (по массе и запасу хода), но электричество зайдет и туда где оно очень просится, но пока сложно с запасом хода и массой (мото и квадроциклы, вертолеты, маленькие самолеты и т.д.). Электроника тоже будет рада.

                  В общем, все будет хорошо. но только если такие аккумуляторы с зайвленными характеристиками действительно смогут сделать.
                  • 0
                    Да, на инженерном этапе все может и провалится. Большинство таких «громких» изобретений из-за этого и умирают, а не потому что само открытие было липовым. Просто потому что не смогли адаптировать для промышленного серийного производства то, что удалось получить в единичных образцах в лаборатории.

                    Вот только особого энтузиазма по их поводу не разделяю. Да очень хорошие параметры, но для большинства применений совсем не революция. Особенно для мобильных. Какие большие преимущества для авто, мото, небольших самолетов, электроники они вообще могут принести?
                    У них же удельные показатели даже немного ниже чем уже широкодоступных литий-ионных — даже если все заявленное полностью корректно и все это получится повторить в серийном производстве (т.е. берем максимально оптимистический вариант), то все-равно никакой полноценной замены жидкому топливу это не будет. Будет лишь сравнимо с текущими вариантами на литиевых аккумуляторах.

                    Точнее есть конечно преимущество — по скорости зарядки и сроку службы, точнее числу циклов зяряд/разряд (по сроку старения в годах пока никаких данных нет). Но разве они сейчас для мобильных применений критичнее всего? Нет:
                    — скорость зарядки последних поколений электромобилей с приличным запасом хода (и соответственно емкостью аккумуляторов) ограничивается уже не столько параметрами самого аккумулятора, сколько мощностью зарядного устройства. Что толку от теоретической возможности аккумулятора заряжаться за 2 минуты, если для зарядки авто скажем на следующие 300 км поездки зарядному придется выдавать порядка 2000 кВт мощности чтобы уложиться в эти 2 минуты? Где такие зарядки будут? Какие монструозные кабели и разъемы понадобятся? Откуда зарядная станция такую мощность вообще возьмет особенно если несколько авто одновременно подъедут на нее заряжаться? К каждой зарядной станции отдельную высоковольтную ЛЭП тянуть и ВН/НН подстанцию рядом ставить?
                    Сколько килограмм меди дополнительно придется использовать на увеличение сечения бортовой проводки авто и перемычек между ячейками внутри батареи, чтобы они не поплавили изоляцию от таких огромных токов в момент зарядки? И т.д. Сейчас даже самые мощные стандартизированные зарядки около 50 кВт мощности обеспечивают. А если дома/в гараже заряжать, то и вообще обычно не более 5-10 кВт выжать можно. Узкое место уже сейчас в эту область сместилось, а не в сами аккумуляторы, а с увеличением емкости его влияние будет только расти, а влияние «скорости» самого аккумулятора наоборот дальше снижаться.
                    — у разной носимой электроники емкости небольшие, так что там можно было бы реализовать подобную «турбо» зарядку, но в отличии от авто в этом обычно нет никакой нужды, т.к. обычно «на бегу» их никто не заряжает. Хотя такая возможность была бы приятным бонусом, но не слишком важным и за него пришлось бы заплатить некоторым увеличением массы (т.к. алюминиевый немного отстает от лития по удельной емкости на 1кг). Единственное что приходит на ум, где это было действительно весьма полезно из мобильных применений — ручной электроинструмент, а не электроника. Там быстрая зарядка очень полезна, а емкости еще не слишком большие, так что обычная электрическая сеть могла бы с их турбозарядкой справиться при наличии достаточно мощного зарядного устройства AC-DC.

                    По циклам зарядки:
                    — электроника сейчас обычно устаревает и меняется раньше чем износится ее аккумулятор, так что не существенное преимущество
                    — в авто, если взять последние модели, например Теслу — у нее уже тоже гарантия на аккумулятор на 100000 миль (~160.000 км), чего уже вполне хватает на типовые сроки службы и активности эксплуатации. Причем это только гарантия, средний ресурс службы выше. Главный тормоз для электромобилей уже не в ресурсе, а в массе (у теслы батарея уже сейчас около совсем нескромных 500 кг, а емкость желательно еще увеличить) и цена (десятки тысяч $)
                    Кол-во циклов выходит на 1й план разве что для коммерческих служб типа такси/доставки (где среднегодовые пробеги и число зарядок будет намного выше чем у личного транспорта) или общественного транспорта (если вдруг кто-то будет пытаться заменить автобусы с тролейбусами на электробусы на аккумуляторах)

                    Для мобильных приложений 2 решающими факторами являются:
                    1. Удельная емкость (в некоторых случая еще удельная мощность) на 1 кг — и тут эти новые аккумуляторы даже несколько уступают уже давно серийно производящимся литиевым последних поколений
                    2. Стоимость на ед. емкости — а в этом плане вообще ничего не известно, это станет понятно только после попыток адаптировать их к серийному производству, и «революция» может состоятся только в том случае если они окажутся намного дешевле литиевых в серийном производстве (из дешевизны самого алюминия это не следует — литий хоть и дорогой, но он пока тоже незначительную часть в себестоимости литиевых занимает, сама по себе замена лития на алюминий заметного выигрыша не дает)
                    Ресурс по циклам и скорость зарядки(самого аккумулятора, а не техники в целом) тут только второстепенные факторы.

                    А вот для стационарных применений, как накопитель энергии(например в паре с нестабильными возобновляемыми источниками энергии) или UPS такие аккумуляторы все-таки могут стать революцией, т.к. там 2 главных фактора это:
                    1. Количество циклов и срок службы — и тут параметры заявлены в разы лучше чем у любых современных серийных
                    2. Стоимость на ед. емкости — см. выше, пока неизвестно
                    Тогда как удельная емкость второстепенный фактор, причем значение имеет в основном емкость/объем, а не емкость/масса.
                    Ну и конкурировать в этом секторе они будут уже не с литиевыми, а в основном со свинцовыми, которые по заявленным параметрам алюминию уступают в разы. Кроме пожалуй стоимости — с ней пока не ясно, но дешевле свинцового аккумулятора сложно что-то представить, т.к. в нем и материалы дешевые используются и устройство максимально простое.
          • –1
            Воз и ныне там потому, что производителям аккумуляторов не выгодно чтобы они работали долго. Точка.
          • 0
            В другом источнике пишут что энергетическая плотность практически такая же как у свинцовых кислотных аккумуляторов, а стоимость скорее всего будет выше.
            • 0
              Видимо там ошиблись в подсчетах, я как-то более верю мировому научному журналу, чем новостным сайтам. А там авторами открытия заявлено именно 140 Вт*ч на 1 кг: www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14340.html

              Точнее там есть такие данные:
              напряжение ячейки 2 Вольта
              емкость ячейки 70 мА*ч на 1 грамм

              Что дает на выходе: 2*0,07*1000 = 140 Вт*ч / кг как написано в обсуждаемой статье.

              Это намного выше чем у свинцово-кислотных аккумуляторов.
              Правда это наравне или даже хуже чем у уже массово производимых литий-ионных, но по сравнению с ними есть другие мощные преимущества:
              — больше циклов заряд/разряд и соответственно больше срок службы при активном использовании
              — намного выше допустимая скорость заряда
              — выше безопасность
              — в случае массового производства должны быть дешевле литиевых (но вероятно действительно дороже свинцовых)
          • +60
            Опять прорыв в аккумуляторах ©
            • +3
              Угу. Я вот буквально позавчера написал
              Про чудо-технологии для новых аккумуляторов я уже просто устал читать, каждую неделю что-нибудь новое придумывают. Вот только литию нет альтернативы уже 25 лет: литий-ионные батареи поступили на рынок в 1991 году, а литий-полимерные — в 1997.

              И тут как по заказу — новый прорыв.
              • 0
                Все же не путайте хорошую технологию, которая может быть использована многие годы и не требовать замены, и реального отсутствия альтернативы плохой существующей технологии.

                Компакт-диски вон тоже появились аж в 1982, однако были настолько хороши, что до сих пор используются. Ибо, зачем менять то, что и так прекрасно работает?

                • 0
                  > Все же не путайте хорошую технологию, которая может быть использована многие годы и не требовать замены, и реального отсутствия альтернативы плохой существующей технологии.

                  И что же я путаю? Где же вдруг литиевые батареи «хорошая технология»?
                  • 0
                    Вам напомнить, что до нее были никель-кадмиевые с эффектом памяти и прочими недостатками?
                    • 0
                      Они хотя бы не взрывались.
                • 0
                  Ну не такой уж и прорыв. В отличии от предыдущих «прорывов», где громко обещали то в 5 то и во все 10 раз емкость аккумуляторов увеличить, тут емкости вполне обычные. Даже немного хуже текущих литий-ионных аккумуляторов.

                  К тому же это не просто статья на каком-то новостном сайте или громкий пресс-релиз малоизвестной компании, а серьезная научная статья:
                  www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14340.html

                  Прошедшая рецензирование перед публикацией, т.е. предварительную оценку достоверности представленных ней данных несколькими другими учеными.
                  Так что выглядит более реалистично.

                  Хотя прорывом все же может стать, только не там где обычно этого ждут: не в разных электронных гаджетах или электромобилях — для них особых преимуществ нет, т.к. удельная емкость даже ниже уже давно обкатанной и проверенной технологии.
                  А скорее в альтернативной энергетике(для запасания энергии ветряков и солнечных батарей), где удельная емкость на 1 кг особо важна, зато цена и количество циклов решают все.
                  А как раз по этим параметром судя по заявленном в статье он намного лучше литиевых.

                  Точнее про цену в статье ничего не сказано, но все основные используемые материалы довольно дешевые: алюминий, графит, хлор (для производства электролита)+материалы корпуса. Засада с ценой может быть только в технологии выращивания катода — обычный графит показал себя довольно плохо, в результате ученым чтобы получить заявленные результаты в качестве катода пришлось использовать «графеновую пену». Эта часть может оказаться дорогой, если не придумают хорошую технологию промышленного производства.
              • 0
                Да, на прилавках прогресса среди аккумуляторов пока не очень видно.
                Но вот последнее видео убило. Если это от телефонной батареи такая реакция, что же с ноутбучной будет?
                • +1
                  После прочтения меня больше другое задело, если у алюминиевых «плотность тока» на порядок выше, то куда же энергия КЗ в них девается?
                  • 0
                    Возможно просто нагревает провода / аккумулятор?
                    • 0
                      Фишка в том, что энергии в 10 раз за единицу времени выделяется, чем в литиевых. Т.е. взрыв в 10 раз мощнее должен быть.

                      Одно объяснение у меня пока есть: в литиевом КЗ с положительной обратной связью, т.е. уменьшает сопротивление КЗ, а в алюминиевом получается с отрицательной обратной связью, т.е. увеличивает сопротивление КЗ. Например, за счет быстрого окисления алюминия.
                      • 0
                        В липо аккумуляторе при КЗ (даже если провод не потек) начинает быстро греться аккумулятор и в итоге прожигается внешняя оболочка. При разрыве внешней оболочки аккумулятор начинает мощно гореть. Здесь как я понял при разрыве оболочки ничего не происходит и соответственно при кз провод просто выгорит — максимум разогреется/расплавится аккумулятор.
                    • 0
                      В LiPo выгорает сам литий.
                      • 0
                        Вообще там только про плотность тока при заряде сказано. Про плотность тока при разряде ничего не написано, возможно она не особо высокая.

                        А так в общем:
                        При наружнем КЗ — плавит провода или устройство которое закоротило.
                        А вот внутреннего КЗ в отличии литиевых они не особо боятся — у них 2й электрод из графита не слишком хорошо проводящего электричество в отличии от используемых в литиевых. В результате если разрушения аккумулятор (и площадь контакта между анодом и катодом) не слишком большие, то будет просто сильно греться и саморазряжаться, в результате чего испарится жидкий электролит и реакция остановится.
                    • +7
                      Да проще дождаться, когда рай на земле наступит, чем хороших батарей.
                      • +2
                        Простите, а видео с возгоранием/взрывом Li-Ion от протыкание – это не фейк?? Как-то жутенько становится, что такое в карманах таскаем…
                        • +2

                          Не фейк. Тут не настолько активно, но все же. Если поискать можно найти более похожую реакцию
                          • +23
                            Аккумулятор проявляет типичные признаки защиты: выбрасывает ядовитый газ и сбегает от опасности. Живой?
                          • +1
                            /пожав плечами/
                            Не фейк. Если вы упакуете в небольшой объем NN ампер-часов, то эта энергия как-то должна выделиться при разрушении упаковки, верно? А если при разрушении оно выделяется быстро то это получается горение. Или взрыв, ага.
                            Впрочем, в сравнении с теми селитряными дымовухами что мы делали в детстве это не очень-то впечатляет. А сравнивая с тем что делали когда удавалось достать магний и марганцовку — так и вообще непонятно почему это кому-то кажется «жутенько»…
                            • +6
                              Следуя такой логике, при разрушении свинцово-кислотного аккумулятора он должен взорваться как фугас.
                              • –1
                                У него отношение запасенной энергии к массе хуже.
                                Кроме того и разрушать упаковку надо не абы как, а так чтобы аналогично литию закоротить сразу весь, что у с-к сделать несколько труднее. Тем не менее долбануть может и с-к.
                                • +3
                                  Запасенная энергия тут вообще не причем, литий активный очень на воздухе, он и выгорает. Даже полностью разряженная батарея сгорит.
                                  • 0
                                    Нет. Из щелочных литий самый спокойный и литиевую батарейку можно разобрать, если делать это аккуратно.
                                    А чтобы было такое эффектное возгорание/взрыв как на видео — ее надо именно закоротить, чтобы его раскалило и подожгло своим же зарядом.
                                    • 0
                                      В какой-то книжке 60-х типа «Юный химик» описывался опыт с поджигом куска сахара, посыпанного табачным пеплом. Объяснялось открытое горение тем, что в пепле содержатся соли лития, являющиеся катализатором процесса. Может, и здесь схожие механизмы?
                                      • 0
                                        Посмеялся.
                                        Разобрать батарею до банок можно. Проколол банку и внутрь попал кислород — получил такой фан.
                                        • +2
                                          Расскажите этому чуваку, а то он и не знает, что так делать нельзя.
                                          Аккумулятор загорается не от кислорода, а от попадания электролита на литий в обход мембраны.
                                          • 0
                                            Я уверяю — получить фейерверк не так просто, как кажется. Главное условие — надо иметь хорошо заряженную, а лучше перезаряженную ячейку.

                                            image
                                            • 0
                                              Сильно зависит от емкости, но в общем и целом — да. Заряженные пыхают значительно лучше.
                                              У вас судя по размерам около 1000mAh батарейки.
                                              Вот так горят емкие банки)
                                              www.youtube.com/watch?v=k9mcNvOGKtI
                                              Да даже 1800 mAh при перезаряде выдают неплохое фаер шоу
                                              www.youtube.com/watch?v=37w8nzgcr9c
                                        • +1
                                          Горит не литий, а водород, который образуется при взаимодействии лития с электролитом.
                                          Да и алюминий при определённых условиях весьма не плохо горит, не зря его используют в твердотельных реактивных двигателях и зажигательных снарядах.
                                          Водород может образовываться во многих аккумуляторах, в том числе и в свинцовых (см. видео внизу).
                                      • +3

                                        однако, взрываются иногда!
                                        • +3
                                          Ждал ждал, когда покажут взрыв… так и не дождался
                                          • 0
                                            На работе так однажды в серверной упске хлопнула батарея. Человек бывший в это время рядом весьма впечатлился…
                                      • +1
                                        Да ладно в кармане. Вы когда на автомобиле/автобусе едете, с вами рядом постоянно очень большое количество раз практически взрывы происходят (если бензин хреновый — то реально взрывы).
                                        Почти что верхом на бомбе!

                                        А с батареей в кармане, покуда её что-то не продырявило, арматурина какая-нибудь или пуля — все с вами нормально будет. Ну а если вам карман продырявило арматурой, то обычно загоревшаяся батарея — не самая главная проблема…
                                        • 0
                                          Ну с авто этот риск уже привычный настолько, что даже не замечается. А с телефоном ситуация обратная – от него не ждёшь ничего такого, а оказывается, вон оно как.
                                          Впрочем, это чисто субъективное ощущение.
                                          • –2
                                            В двигателе автомобиля — не взрывы, а горение. Разница есть. Лежать на русской печи это, по-вашему, тоже «верхом на бомбе»?
                                            • +1
                                              Горение от взрыва отличается скоростью фронта горения, так что при бензине с низким октановым числом у Вас в двигателе будут именно взрывы. И русская печь кстати тоже может рвануть если попробовать в ней поджечь взвешенную в воздухе мелкую древесную пыль.
                                            • +5
                                              Если вам продырявит ногу арматуриной сквозь телефон, то батарея спасёт вам жизнь — прижгёт рану.
                                            • 0
                                              Так вроде ж уже несколько раз шум поднимался по этому поводу. «Китайские» девайсы взрывались и в руках и в заднем кармане. Даже вроде видео с камеры наблюдения мелькало.
                                            • 0
                                              А я думал Пелевин шутит…
                                              Это было похоже на вспышку магния, которая запечатлела героев в случайных позах — и послала в будущее их фотографические отпечатки. Я говорю «магния», поскольку огонь и дым были настоящими. Айфон такой вспышки не даст даже по команде из АНБ. Хотя, конечно, как знать — я где-то читал, что американские смартфоны могут не только подслушивать, подсматривать и поднюхивать, но и детонировать по сигналу из центра, пробивая ушную раковину и мозг направленным взрывом аккумулятора. Наверно, конспирологический юмор.
                                              • –3
                                                Очень тонкая реклама Ростеста.

                                                Если слишком тонко:
                                                Ростест явно не пропустит технику, которая в руках может взорваться.
                                                • +2
                                                  (в ответ на спойлер)

                                                  Явно не пропустит, а тайно пропустит, быть может.
                                                • 0
                                                  После просмотра видео в первую же секунду подумал об удалённом детонировании девайса по команде из спецслужб.
                                                • –5
                                                  Не взлетит. Даже если правда, не взлетит. Причина, как ни печально это звучит, в ее живучести. 7500 циклов без деградации — это кошмар для бизнеса. Купил и пол-жизни пользуйся? Не пойдет. Всё должно ломаться.
                                                  • 0
                                                    Как будто никто никогда не удешевлял себестоимость за счет деградации качества.
                                                    • 0
                                                      Так ведь и с этой стороны засада — алюминий сильно дешевле лития. Хочется верить, но лучше я буду пессимистом и ошибусь, чем оптимистом, и разочаруюсь.
                                                      • 0
                                                        Думаю загвоздка будет в весе. Алюминий будет тяжелее при равном объеме, так что заменить литий если и сможет, то не везде.
                                                        • 0
                                                          В статье: 140 Вт*ч/кг. Для сравнения есть таблица в вики.
                                                          • +2
                                                            Приведенная энергия для литий-ионных в чистом виде, без корпуса и прочих компонентов. Реальная для литий-ионных выходит от 50 до 190 Втч/кг. Так что здесь может выйти те же самые 60 Втч/кг, что уже совсем не так хорошо.
                                                            То же касается удельной мощности. У этой батареи около 3000 Вт/кг что тоже чуть хуже литий-ионных при такой удельной энергии.
                                                            Что же касается потенциала по отношению к водороду, то он -3,05 В у лития против -1,7 В у алюминия, т.е. потенциал лития получше, чем у алюминия. В общем будет заменой литиевым, но далеко не везде.
                                                        • 0
                                                          Гораздо хуже, когда являются пессимистами и ошибаются те, от кого зависит будущее разработок.
                                                      • +5
                                                        Чепуха — мало кто меняет аккумулятор, подавляющее большинство выбрасывает его вместе с устаревшим устройством. Да и не везде замена АКБ пользователем вообще предусмотрена.
                                                      • 0
                                                        На последнем видео звук до возгорания:
                                                        По видео как будто стук об плитку тротуарную.
                                                        По звуку как будто кастрюли на улице.

                                                        Стало любопытно, что же на самом деле.
                                                        • 0
                                                          Подозреваю, что его просто проткнули насквозь и замкнули.
                                                        • +5
                                                          Батарея состоит из алюминиевого анода и графитового катода, погруженных в электролит и заключенных в гибкую полимерную оболочку. Такое сочетание было найдено в ходе экспериментов практически случайно.

                                                          Я не понял что именно было найдено случайно? Здесь из нового только электролит…
                                                          • 0
                                                            может быть авторами находки подчеркивалось не «что», а «где и кем»?!
                                                          • 0
                                                            Здесь из нового вообще все, кроме собственно алюминия!

                                                            1. В видео алюминиево-воздушный элемент, а в обсуждаемой статье алюминиево-ионный аккумулятор.
                                                            2. Катодом в видео служит воздух (точнее газообразный кислород), порошок древесного угля там только для увеличения площади контакта с кислородом — в статье графитовые электроды(причем с примесью графена и нанотрубок), в которых накапливаются ионы алюминия
                                                            3. Другой электролит
                                                            4. Совсем другое рабочее напряжение, если смотрели видео, там 1 элемент дает всего 0.25-0.3 вольта. А обсуждаемый 2 вольта на 1 элемент, т.е. в 6-8 раз выше

                                                            И главное — насколько знаю, подобные алюминиево-воздушный элементы это вообще не аккумулятор, а именно первичный элемент (как одноразовая батарейка). Т.е. обратно электричеством обратной полярности его не зарядить, т.к. при реакции в нем образуется оксид алюминия — твердый не проводящий ток материал, который обратно в алюминий при обратной зарядке не превращается. Возможна только разбора элемента, замена алюминиевого электрода на новый, и переработка образовавшего порошка оксида алюминия, чтобы снова получить чистый алюминий.
                                                            Почему их в чипе-дипе аккумулятором назвали я не знаю. Иногда там чушь морозят. Впрочем по возможность перезарядки в видео тоже ни слова.
                                                            • 0
                                                              И главное — насколько знаю, подобные алюминиево-воздушный элементы это вообще не аккумулятор, а именно первичный элемент (как одноразовая батарейка). Т.е. обратно электричеством обратной полярности его не зарядить, т.к. при реакции в нем образуется оксид алюминия — твердый не проводящий ток материал, который обратно в алюминий при обратной зарядке не превращается.

                                                              оксид алюминия в одну сторону всё-таки может проводить ток;
                                                              — электрохимическая реакция восстановления алюминия из оксида имеет место;
                                                              — существует промышленная отрасль по изготовлению электролитических конденсаторов (алюминий, электролиты, оксид алюминия). Там «батарейкины эффекты» обыденное явление;
                                                              — активно изучается рост пленок и мембран из оксида алюминия. Перепробовано большое количество электролитов, накоплена масса наблюдений.

                                                              =Тема «аккумулятора-батарейки» не нова. Но журнал «Nature» популярен. Популяризация — это хорошо.
                                                              • 0
                                                                С чего такие выводы?

                                                                В ваших ссылках идет речь о нанометровых пленках оксида на поверхности, где уже проявляются квантовые эффекты, такие как туннелирование зарядов.
                                                                И если посмотреть на графики (например рис. 2 из 1й ссылки), можно убедиться что оксид алюминия это достаточно хороший изолятор: при умеренных напряжениях там речь идет о токах в единицы микроампер(10 в минус 6 степени) просачивающихся через площадь в см2 при толщине слоя пленки всего в десяток-другой нанометров. Т.е. речь идет о проводимости в миллиарды если не триллионы раз меньше чем у металлов, так что спокойно можно считать его изолятором в любых обычных условиях. Т.к. абсолютных изоляторов в природе вообще не существует, даже лучшие изоляторы пропускают ток, просто сопротивление огромное и токи микроскопические. Оксид алюминия как раз такой случай.

                                                                В конденсаторах совсем другой эффект, не имеющий отношения к химическим источникам (батарейкам и аккумуляторам), там оксид алюминия именно как изолятор или мембрана разделяющая электроды используется (в конденсаторе же чем ближе пластины друг к другу тем выше емкость, а тончайшие пленки оксида алюминия как раз позволяют резко уменьшить это расстояние по сравнению с механически изготовленными пленками изоляции).
                                                                Тогда как в обсуждаемой статье или в видео от чип-и-дип речь о химических источниках, где алюминий участвует в хим. реакциях напрямую активно расходуясь в процессе. В одном случае обратимо (аккумулятор) в другом необратимо напрямую («батарейка»), это не гибриды химического аккумулятора и физического (конденсатора), а чисто химические.

                                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                          Самое читаемое