Аккумулятор сам себя лечит

22.11.2013

Ученые из Стэнфордского университета впервые разработали электрод, который обладает свойством самозаживления. Это может существенно продлить срок эксплуатации литиево-ионных аккумуляторов для электромобилей, смартфонов и других устройств. Секрет кроется в покрытии электрода эластичным полимером, который стягивает микротрещины в материале электрода, возникающие в процессе эксплуатации аккумулятора.

"Самозаживление играет важнейшую роль в выживании и продолжительности жизни животных и растений, - прокомментировал Чао Ван (Chao Wang), научный сотрудник Стэнфордского университета и один из руководителей проекта. - Поэтому мы решили обеспечить этим свойством литиево-ионные батареи, чтобы они могли работать дольше".

Идея покрытия электрода эластичным полимером возникла у Вана после знакомства с командой лаборатории, которая занимается разработкой электронной кожи для роботов. Используемый для этой цели материал он взял за основу, добавив в полимер наночастицы графита для того, чтобы материал проводил электрический ток.

"Мы обнаружили, что срок эксплуатации кремниевых электродов возрос в 10 раз после того, как мы нанесли на них созданный нами полимер", - рассказал Ван, объяснив, что в течение нескольких часов этот полимер полностью устраняет любые микротрещины в толще электрода.

В лабораторных условиях исследователям удалось выполнить 100 циклов перезарядки аккумулятора без снижения его емкости. Целью же является достижение 500 циклов в случае с аккумулятором для смартфона и 3 тыс. циклов - аккумулятора для электромобиля.

Как объяснили ученые, кремниевый электрод они взяли потому, что кремний является наиболее перспективным материалом для изготовления электродов, так как вмещает в себя огромное число ионов. Однако это свойство имеет и обратную сторону - при каждой зарядке электрод увеличивается в размере максимум в 3 раза, вновь уменьшаясь до номинального размера при разрядке батареи. Этот процесс ведет к быстрому разрушению структуры материала и падению свойств элемента питания.

<< Назад: Проводимость кристалла повышается в 400 раз 23.11.2013

>> Вперед: Принципиально новая компьютерная архитектура 22.11.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Смарт-часы Garmin Instinct 3 17.01.2025

Компания Garmin представила свои новые смарт-часы Instinct 3, которые являются последним поколением популярных часов для активного отдыха. Модель сочетает в себе высокую технологичность, улучшенную автономность и стильный дизайн, что делает ее идеальным выбором для людей, ведущих активный образ жизни. Garmin Instinct 3 предлагает улучшенные функции и отличную автономность, делая эти смарт-часы идеальными для любителей активного отдыха и экстремальных видов спорта. Это устройство сочетает в себе высокую прочность, функциональность и стиль, что делает его ценным аксессуаром для всех, кто хочет контролировать свое здоровье и оставаться на связи в любых условиях. Одной из главных особенностей Instinct 3 является наличие AMOLED-дисплея (или солнечного дисплея), который значительно улучшает визуальное восприятие и удобство использования устройства. Также новая версия получила металлическую рамку и встроенный фонарик, что добавляет дополнительную функциональность и делает часы более уни ...>>

Носить младенца удобнее слева 16.01.2025

Материнский инстинкт - удивительное явление, которое на протяжении тысячелетий помогает мамам заботиться о младенцах. Несмотря на развитие технологий и изменения образа жизни, многие аспекты ухода за детьми остаются неизменными. Одним из таких интуитивных действий является привычка держать ребенка на левой стороне тела. Как выяснили ученые, эта привычка связана не с доминирующей рукой, как предполагалось ранее, а с более глубокой биологической и эмоциональной причиной. Ношение ребенка на левой стороне обеспечивает ему большую безопасность и помогает установить тесную эмоциональную связь между матерью и младенцем. Правая половина мозга, управляющая левой стороной тела, отвечает за обработку эмоций и социальные сигналы. Когда ребенок находится с левой стороны, правое полушарие матери активнее реагирует на его мимику, плач и другие сигналы. Это позволяет маме быстрее распознавать и понимать эмоциональные состояния малыша, такие как страх, дискомфорт или радость. Такая связь особенно ...>>

Случайная новость из Архива Наносенсор обнаружит пестициды на фруктах 10.06.2022 Шведские ученые разработали крошечный датчик, который может обнаружить пестициды на фруктах всего за несколько минут, сообщает пресс-служба Каролинского института. Техника использует распыляемые пламенем наночастицы, сделанные из серебра, для усиления сигнала химических веществ. В новых наносенсорах используется поверхностно-усиленное комбинационное рассеяние, или SERS, - мощный метод обнаружения, который может увеличить диагностические сигналы биомолекул на металлических поверхностях более чем в миллион раз. Эта технология использовалась в нескольких областях исследований, включая химический анализ и анализ окружающей среды, а также для обнаружения биомаркеров различных заболеваний. Однако высокие производственные затраты и ограниченная воспроизводимость от партии к партии до сих пор препятствовали широкому применению в диагностике безопасности пищевых продуктов. Исследователи из Каролинского института создали нанодатчик SERS, используя пламенное распыление - хорошо зарекомендовавший себя и экономически эффективный метод нанесения металлического покрытия - для доставки небольших капель наночастиц серебра на поверхность стекла. Распыление пламенем можно использовать для быстрого производства однородных пленок SERS на больших площадях. Затем исследователи точно настроили расстояние между отдельными наночастицами серебра, чтобы повысить их чувствительность. Проверяя, способны ли они обнаруживать вещества, ученые нанесли тонкий слой индикаторного красителя поверх датчиков и использовали спектрометр, чтобы обнаружить молекулярные отпечатки пальцев. По словам исследователей, датчики надежно и равномерно обнаруживали молекулярные сигналы, и их производительность оставалась неизменной при повторном тестировании через 2,5 месяца. То есть эти наносенсоры смогут прослужить долгое время. В тестировании датчика исследователи смогли обнаружить низкие концентрации паратион-этила - токсичного сельскохозяйственного инсектицида, который запрещен или ограничен в большинстве стран. Небольшое количество паратион-этила поместили на яблоко. Позже остатки собрали ватным тампоном и погрузили в средство для растворения молекул пестицида. Этим раствором капали на датчик, который подтверждал: в растворе действительно есть пестициды.  В дальнейшем исследователи планируют изучить, можно ли применять новые наносенсоры в других областях. Например, обнаруживать биомаркеры конкретных заболеваний в местах оказания медицинской помощи в условиях ограниченных ресурсов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025