Теги → li-ion

Li-Ion батарея Enevate HD-Energy: зарядка до 90 % за 15 минут

В ходе своего выступления на Международной конференции по аккумуляторам (International Battery Seminar) основатель компании Enevate Corporation Бенджамин Парк (Benjamin Park) раскрыл подробности о технологии HD-Energy. В настоящее время основную часть анодного материала литиево-ионных батарей составляет графит, и лишь небольшой процент составляют кремниевые добавки. В технологии HD-Energy предлагается использовать аноды, на 70 % состоящие из кремния.

Enevate

Enevate

Как отметил господин Парк, HD-Energy обеспечила высокую плотность заряда, а приятным бонусом стала возможность сверхбыстрой зарядки. По результатам экспериментов, такие литиево-ионные батареи могут заряжаться до 90 % своей максимальной ёмкости за 15 минут. А экспресс-зарядка до 50 % занимает всего 5 минут, что наверняка оценят пользователи смартфонов со слабыми аккумуляторами.

Enevate

Enevate

Инновации Enevate зафиксированы в 25 патентах (некоторые из которых уже опубликованы). Кулоновская эффективность (процент ёмкости, который безвозвратно теряется при цикле заряд-разряд) анода составляет 93 %, то есть после первой разрядки аккумулятор потеряет сразу же 7 % ёмкости. Для внедрения в серийное производство компании придётся найти способ повысить этот показатель. Что касается самой технологии производства, то она совместима с современными техпроцессами и может быть развёрнута на текущем оборудовании. 

Заменой Li-Ion могут стать батареи на окиси лития

Несмотря на технологический прогресс в отрасли смартфонов, пользователи многих моделей жалуются на недостаточное время автономной работы. Задача создания батареи высокой ёмкости с компактными габаритами актуальна, а лучшие умы в исследовательских лабораториях пытаются создать аккумулятор будущего.

Nature

Nature

В журнале Nature Science опубликована интересная научная статья, описывающая прототип так называемой «литиево-кислородной» батареи. Эта новинка использует окись лития (LiO2) и по ёмкости в пять раз опережает современные литиево-ионные аккумуляторы (согласно данным источника). Интересно, что раньше уже предпринимались попытки создания батареи такого типа, но они так и остались на стадии проекта, так как окись лития тяжело синтезировать в чистой форме. Исследователям удалось установить, что кристаллический LiO2 можно стабилизировать благодаря использованию графеновых катодов.

Nature

Nature

Результаты исследования показали, что LiO2 в составе аккумулятора может оставаться стабильным даже при постоянной зарядке и разрядке батареи со сравнительно низким напряжением 3,2 В. По мнению изобретателей, их открытие является важным шагом на пути к созданию аккумуляторов высокой ёмкости нового типа. В проекте принимают участие учёные из Аргоннской национальной лаборатории (США), Университета Юты (США), Луисвиллского университета (США), Иллинойсского университета в Чикаго (США), Университета Ханьяна (Южная Корея). 

В Стэнфордском университете предложили аккумулятор будущего

Основными направлениями усовершенствования аккумуляторов для мобильных устройств являются увеличение их ёмкости при сохранении компактных габаритов, а также сокращение времени зарядки. И если с первым дела продвигаются не очень гладко, то некоторые разработчики предлагают радикально уменьшить время зарядки. На январской выставке CES 2015 компания StoreDot показала прототип аккумулятора для Galaxy S5, который способен почти полностью зарядиться менее чем за две минуты. Правда, время автономной работы при этом составляет всего около пяти часов. Ещё более впечатляющую новинку обещают исследователи из Стэнфордского университета. Им удалось разработать батарею, которая заряжается всего за одну минуту.

iran-daily.com

iran-daily.com

Кроме того, инженеры утверждают, что их изобретение по безопасности превосходит традиционные литий-ионные решения. Новинка использует алюминий-ионные ячейки, которые стоят дешевле. Они не воспламеняются и не взорвутся, даже если пользователь вдруг решит просверлить их насквозь дрелью.

iran-daily.com

iran-daily.com

Исследования в области создания алюминий-ионных батарей проводятся уже давно, но главной преградой к созданию коммерческого продукта является открытие материалов для анода и катода, которые способны сохранять свои свойства длительное время в процессе постоянных циклов зарядки и разрядки. Учёным Стэнфордского университета удалось обнаружить, что для этих целей неплохо подходит обычный графит. Результатом стала батарея, способная выдержать 7500 циклов перезарядки. Для сравнения, другие прототипы алюминий-ионных аккумуляторов могут «выжить» на протяжении лишь около 100 циклов. А для большинства типичных литий-ионных аккумуляторов этот показатель составляет 1 тыс. циклов.

Прототип созданный группой исследователей под руководством профессора химии Дая Гонджи (Dai Hongjie), объединяет алюминиевый анод и графитовый катод. Предложенный аккумулятор также является гибким, что существенно расширяет сферу его применения. Не обошлось и без ложки дёгтя. Пока что прототип выдаёт напряжение питания всего 2 В. Не может он похвастаться и ёмкостью, которая в 2,5–7 раз ниже по сравнению с литий-ионными батареями (плотность энергии составляет 40 Вт/кг, тогда как для Li-Ion-батарей этот показатель достигает 100–260 Вт/кг). Но исследователи уверены, что эту проблему можно будет обойти за счёт усовершенствования катодного материала. Если им это удастся, мы получим безопасный, недорогой гибкий аккумулятор с молниеносной скоростью зарядки и большим жизненным циклом. Чем не мечта?

Японцы предложили альтернативу Li-Ion-аккумуляторам

В настоящее время самыми популярными аккумуляторами для мобильных устройств остаются литий-ионные. При всех своих преимуществах они имеют много недостатков, таких как уменьшение ёмкости со временем (старение), проявление так называемого эффекта памяти при неправильной эксплуатации, риск воспламенения при нарушении производственного процесса или условий использования. Большая цена, которая особенно чувствуется при необходимости создания ёмкой батареи для электромобиля, также относится к минусам. И хотя многие исследователи неоднократно предпринимали попытки улучшения этих аккумуляторов, всё же назрела необходимость создания принципиально новой технологии. На днях в Сети быстро распространилась информация о молодом стартапе Power Japan Plus, который занимается разработкой аккумуляторов нового типа.

gigaom.com

gigaom.com

Батареи, предлагаемые японскими изобретателями, будут более ёмкими, безопасными и дешевыми по сравнению с традиционными литиево-ионными аккумуляторами. Кроме того, процесс их зарядки также будет ощутимо более коротким. Компания, которой исполнился всего год, использует углеродный материал для анода и катода и надеется запустить производство новинки уже в текущем году. Издание The Atlantic утверждает, что первая партия объёмом порядка 500-5000 батарей будет выпущена на пилотной линии в Окинаве уже летом.

gigaom.com

gigaom.com

Традиционный литий-ионный аккумулятор наряду с карбоновым стержнем включает также окись лития. Между анодом и катодом  располагается электролит. В литиево-ионной батарее во время разряда ионы лития покидают углерод, также как и электроны. При этом окись металла получает дополнительные ионы и электроны. Во время зарядки к батарее прилагается более высокое напряжение, чем производимое аккумулятором, что заставляет ионы пройти в обратном направлении. Ионы лития мигрируют от катода к аноду. По сути электроны и ионы лития постоянно отделяются от карбонового стержня и возвращаются обратно.

Использование углерода одновременно для анода и катода делает новую батарею безопасной, так как позволяет избавиться от легко воспламеняемой окиси лития. Особенно таких воспламенений боятся производители электромобилей. Полностью углеродный аккумулятор деградирует намного медленнее литий-ионного, утверждают разработчики. Если традиционный аккумулятор имеет жизненный цикл два года, на протяжении которого он выдерживает около 500 циклов зарядки/разрядки, то изобретение Power Japan Plus поддерживает до трёх тысяч таких циклов. Благодаря особенностям химических реакций в такой батарее, длительность её зарядки можно сократить в 20 раз. Отказ от окиси лития ведёт также к удешевлению батареи. С точки зрения экологии, полностью углеродный аккумулятор также предпочтительнее литий-ионного и намного легче утилизируется.

powerjapanplus.com

powerjapanplus.com

На самом деле идея полностью углеродного аккумулятора не нова и разрабатывается японцами с 70-х годов прошлого столетия. Около 6-7 лет тому назад ученые Университета Куйсю (Kyushu University) начали работу над нанотехнологией и совершенствованием углеродного материала, что позволило повысить ёмкость таких батарей. Power Japan Plus, по сути, занимается коммерциализацией достижений упомянутого выше университета, хотя и работает над дальнейшим улучшением свойств углеродного материала (свою разработку она называет Carbon Complex). Интересно, что разработку катода доверили уважаемому эксперту в этой области Канаме Такее (Kaname Takeya), который является создателем катодов для Toyota Prius и Tesla Model S.

powerjapanplus.com

powerjapanplus.com

На сегодняшний день стартап включает всего восемь человек. Одной из главных задач является поиск источников финансирования для налаживания массового производства. Многие стартапы, предлагавшие новые аккумуляторные технологии, испытывали значительные трудности в поисках инвесторов, из-за чего их деятельность затухала. Дело в том, что для масштабирования производства батарей требуется много времени и огромные вложения. Но Power Japan Plus утверждает, что её батареи могут выпускаться на уже существующем оборудовании, поэтому ей требуется меньше денежных средств для старта. Первые модели будут нацелены на медицинское оборудование и спутниковую отрасль, где ключевым требованием является безопасность. Позже Power Japan Plus планирует охватить рынок аккумуляторов для электромобилей. И только после успеха в этих отраслях мы можем надеяться на появление полностью углеродных батарей в наших любимых гаджетах. Так что ждать ещё осталось долго.

"Гранатовый" дизайн позволит улучшить Li-Ion-аккумуляторы

Исследователи Стэндфордского университета и Национальной лаборатории линейных ускорителей SLAC при Министерстве энергетики США заявили о новой разработке, которая способна решить некоторые традиционные проблемы литиево-ионных аккумуляторов. Они предложили дизайн электрода в виде граната (кремниевые наночастицы, напоминающие семена, упакованы в жесткую углеродную кожуру). Такой подход позволяет обойти некоторые барьеры, стоящие на пути к использованию кремния в литиево-ионных аккумуляторах нового поколения.

slac.stanford.edu

slac.stanford.edu

Хотя решены ещё не все проблемы, предлагаемый дизайн позволяет приблизить возможность использования кремниевых анодов в более компактных, легких и мощных аккумуляторах для смартфонов, планшетов, электромобилей. Как показывают эксперименты, анод в виде граната способен работать на 97% своих возможностей даже после 1 тысячи циклов перезарядки, что делает его отличным решением для коммерческих приложений.

slac.stanford.edu

slac.stanford.edu

Как отмечают исследователи, кремниевый анод позволяет хранить в 10 раз больший заряд, чем графитовые аноды, широко используемые в современных аккумуляторах. Но он довольно быстро изнашивается вследствие многочисленных перезарядок. Кроме того, реакция с электролитом приводи к образованию плёнки на аноде, что существенно ухудшает его свойства. Как объясняют изобретатели, предложенная структура позволяет уменьшить площадь соприкосновения с электролитом, тем самым препятствуя образованию плёнки. Также такой подход позволил улучшить характеристики электрода.

Одной из проблем на пути к внедрению новой технологии в массовом масштабе остаётся высокая цена производства. Для её решения нужно упростить производственный процесс и найти более дешевый источник кремниевых наночастиц.

Texas Instruments вдвое ускорила зарядку Li-Ion-аккумуляторов

Компания Texas Instruments анонсировала выпуск новых интегральных схем для зарядных устройств, которые позволяют сократить время зарядки литиево-ионных аккумуляторов в смартфонах и планшетах примерно на 50% по сравнению с чипами предыдущего поколения. Устройства серии bq2419x с током на выходе 4,5 А оснащены интерфейсом I2C и поддерживают USB On-The-Go.

По утверждению производителя, новые схемы bq24190, bq24192, bq24192i, bq24193, bq24195, bq24195L и bq24196 обеспечивают ускоренную зарядку аккумуляторов при сохранении высокой безопасности. В частности, предусмотрена защита от превышения напряжения.

Устройства bq2419x выпускаются в 24-контактных корпусах QFN с габаритами 4 х 4 мм. В оптовых партиях они предлагаются по цене $2,5 за один чип.

Материалы по теме:

Источник:

NEC увеличила плотность энергии Li-Ion аккумуляторов на 30%

Японская компания NEC заявила о разработке высоковольтного литиево-ионного аккумулятора с длительным жизненным циклом. Новинка использует для позитивного электрода материал на основе соединения никеля и марганца (Ni-Mn), а также включает электролит, который выдерживает высокое напряжение.

Химическая формула нового электродного материала — Li(Ni0,5Mn1,5)O4. Он получен добавлением никеля в окись лития-марганца. При комбинации нового материала с графитом среднее значение рабочего напряжения составляет 4,5 В, что на 0,7 В выше в сравнении с этим показателем у LiMn2O4. Как результат, плотность энергии ячейки на единицу массы повышается более чем на 30% — со 150 до 200 Ватт-часов/кг.

При комбинации нового материала с электролитом на основе поликарбоната напряжение может повыситься до слишком высокого значения, вызывая окислительное разложение этого электролита. Но NEC удалось разработать такой фторированный растворитель, который позволяет предотвратить окислительное разложение электролита. В таком аккумуляторе сохраняется более 80% первоначальной ёмкости после 500 циклов зарядки/разрядки при температуре +20 градусов Цельсия. При повышении температуры до 45 градусов Цельсия первоначальная ёмкость сохраняется на 60%.

Подробнее о своей разработке компания расскажет в рамках академической конференции PRIME 2012, которая проходит с 7 по 12 октября в США.

Материалы по теме:

Источник:

Перспективные разработки: батареи размером с песчинку

Исследователи из Калифорнийского университета (University of California, Los Angeles, UCLA) намерены расширить спектр применения и без того ставших повсеместными литий-ионных аккумуляторов. Целью разработок, финансируемых управлением перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA), является создание сверхминиатюрных перезаряжаемых батарей, размером с песчинку, которые могли бы использоваться для питания электрических и электромеханических систем в устройствах нано- и микромасштабов.

Создание аккумуляторов столь малого размера требует пересмотра подходов к созданию его составляющих частей, поскольку технологии, применяемые для изготовления элементов питания привычных размеров, в данном случае не подходят. Джейн Ченг (Jane Chang), инженер из UCLA, занимается разработкой одного из компонентов микробатарей – твердого электролита, обеспечивающего протекание тока между электродами. Она представила результаты своей работы на 57-м международном симпозиуме и выставке AVS. Стремясь выполнить поставленную задачу, Ченг с коллегами пришли к необходимости разработки объемных наноконструкций.

Чтобы добиться наибольшей эффективной поверхности электрода при минимальной занимаемой площади, исследователи выполнили его в виде упорядоченной структуры нанотрубок. Для нанесения на них слоя твердого электролита в виде алюмосиликата лития Ченг применила медленный, но точный метод осаждения атомных слоев, позволяющий получать покрытия толщиной в единственный атом.

Несмотря на успехи в создании отдельных компонентов сверхминиатюрных аккумуляторов с объемной конструкцией, исследователи пока что относят состояние своих изысканий к начальному этапу, и отмечают, что предстоит еще немалая работа для того, чтобы получить действующую батарею в сборе.

Материалы по теме:

Hitachi разработала литий-ионную батарею с рекордным сроком службы

Японская компания Hitachi сообщила, что ее инженерам удалось разработать технологию, за счет которой удастся повысить срок службы литий-ионных батарей вдвое. Это произойдет благодаря повышению срока службы марганцевых катодов, которые и являются самым слабым звеном в литий-ионных аккумуляторах, так как истощаются и требуют замены со временем. Кроме того, батареи на основе новой технологии требуют в производстве меньше кобальта и являются более дешевыми в производстве.
Аккумуляторная батарея Hitachi
Первоначально новая технология будет использоваться в промышленных системах, таких, как солнечные электростанции. Тем не менее, компания планирует внедрить ее и в современные портативные электронные устройства, большинство из которых используют именно литий-ионные батареи. Наиболее долгоживущими из современных батарей являются аккумуляторы для Apple MacBook Pro. Благодаря системе интеллектуальной зарядки компании удалось продлить срок службы батарей до пяти лет. Материалы по теме:

Toyota рассказывает об успехах в разработке литий-ионных автомобильных батарей

В рамках 3-ей Международной выставки автомобильной электроники (3rd Int'l Automotive Electronics Technology Expo), которая прошла в Токио, представители Toyota Motor Corp провели лекцию, посвященную разработке литий-ионной (Li-Ion) автомобильной батареи. Такетоши Минохара (Taketoshi Minohara), генеральный менеджер инженерного направления гибридных авто компании, рассказывал о прогрессе компании в этой области в свете защиты окружающей среды и технологического улучшения никель-металлгидридных (Ni-MH) аккумуляторов. Начал Минохара-сан, как водится, с экскурса в историю. Впервые литий-ионные батареи были установлены на компакт-кар Toyota Vitz. Вы наверняка не слышали об этой машине, поскольку она предназначалась исключительно для японского рынка – всего было выпущено 4900 единиц за период февраль 2003 - декабрь 2008. Масштаб невелик – в настоящий момент выпускается от 60 до 100 Vitz в месяц. Характеристики ее литий-ионного сердца не впечатляют, но вполне подходят для такой небольшой машинки: емкость аккумулятора составляет 12 Ач, удельная электроемкость – 74 Втч/кг.
Toyota Vitz
Toyota Vitz
Затем рассказ перешел к самому известному гибриду с возможностью подключения к электросети японского гиганта. В конце 2009 года Plug-In-версию Toyota Prius стали оснащать литий-ионными батареями, «закаленными» и испытанными в Vitz. Такетоши Минохара не раскрывал подробных характеристик батарей, однако упомянул, что они прошли трехгодичные тесты в пяти разных странах, на реальных автомобилях, в реальных условиях. 150 тестовых авто накатали по Германии, Испании, Канаде и США свыше 10,5 млн километров. Моделировались разные ситуации эксплуатации – частое использование авто (самый «подвижный» экземпляр в ходе тестов проехал 574 тыс км) и длительный простой на стоянке (около 200 км за весь тест). Минохара удовлетворенно отметил, что Toyota сумела разработать литий-ионную батарею, которая отлично функционирует в температурном диапазоне от -30 до 40 °C. По результатам испытаний, батареи выдерживают полумиллионный пробег на протяжении трех лет без серьезных изменений или нарушений в работе.
Toyota i-Real
Toyota i-Real
Сейчас основной задачей в Toyota ставят снижение стоимости производства батарей для применения их на гибридах следующего поколения и персональных средствах передвижения, наподобие i-Real. Закончил выступление японский инженер оптимистичными словами: «Сначала мы найдем лимит существующих технологий. После чего, используя наши знания, перешагнем его и разработаем идеальную батарею». Материалы по теме:
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥