Akumulator sodowo-jonowy. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Akumulator sodowo-jonowy

12.03.2015

Chemicy stworzyli baterię sodowo-jonową, która działa tak samo dobrze jak bateria litowo-jonowa, do której jesteśmy przyzwyczajeni.

Kilka lat temu sugerowano, że nadszedł czas, aby ludzkość pomyślała o zbliżającym się niedoborze, ale nie o ropie i gazie, którego zwykle się boimy, ale o niedoborze metalu alkalicznego - litu. W naszym życiu pojawia się coraz więcej urządzeń elektronicznych i wszelkiego rodzaju gadżetów. A wszystkie z nich, od telefonu komórkowego po samochód elektryczny, wykorzystują energię elektryczną zmagazynowaną w akumulatorach. Większość z nich to akumulatory litowo-jonowe. Dziś jest to najpopularniejszy rodzaj akumulatorów. I choć w najbliższym czasie raczej nie zobaczymy wojen o złoża litu, to jego koszt może wzrosnąć. A to oznacza, że czas pomyśleć o tańszych bateriach, które wykorzystywałyby inne ogniwa. Deweloperzy stawiają na najbliższego krewnego litu w układzie okresowym - sód, jako o wiele bardziej powszechny i niedrogi metal.

Dlaczego nie możesz po prostu wziąć i zastąpić litu w baterii sodem? Chodzi o wielkość atomową. Chociaż lit i sód mają bardzo podobne właściwości chemiczne, atom sodu jest znacznie większy niż atom litu. I okazuje się, że ma krytyczne znaczenie dla działania baterii. Bateria litowa ma dwie elektrody, jedną wykonaną z węgla lub grafitu, a drugą z tlenku metalu, takiego jak kobalt. Jony litu służą jako nośnik ładunku między elektrodami, dlatego w rzeczywistości nazywane są bateriami litowo-jonowymi. Podczas ładowania jony litu są uwalniane z elektrody z tlenku metalu i przechodzą do drugiej elektrody, która jest wykonana z węgla.

Wielkość atomów litu jest taka, że można je łatwo zintegrować ze strukturą elektrody. Proces ten nazywa się interkalacją, podczas której jony metali „ściskają” między atomowymi warstwami grafitu. Podczas rozładowania zachodzi proces odwrotny – jony litu opuszczają elektrodę grafitową i wracają na drugą elektrodę.

Kluczowym punktem tego elektrochemicznego procesu jest po prostu włączenie jonów do elektrody. Im szybciej i łatwiej mija, tym większa może być moc chwilowa. Jeśli proces jest powolny, bateria nie będzie w stanie dostarczyć prądu potrzebnego do działania urządzenia. Na tym właśnie polega trudność w opracowaniu akumulatora sodowo-jonowego. Elektroda węglowa nie jest odpowiednia, ponieważ jony sodu, ze względu na swój rozmiar, bardzo niechętnie integrują się ze strukturą grafitu.

Dlatego elektrochemicy szukają materiałów elektrodowych, które nadają się do konwencjonalnej elektroniki. W końcu można zrobić baterię na jonach sodu i będzie działać, chodzi o to, że nie będzie tak mała, pojemna i mocna jak lit. Ale to moc i rozmiar są najważniejszymi parametrami dla urządzeń mobilnych.

Zespół naukowców pod kierunkiem profesora Yong Lei z Politechniki Ilmenau w Niemczech opracował materiał, z którego można wykonać elektrodę w akumulatorze sodowo-jonowym, dzięki czemu nie będzie on gorszy od litu pod względem mocy i pojemności.

Najpierw chemicy przeanalizowali, jakie właściwości powinien mieć materiał elektrody, aby zapewnić skuteczne wprowadzenie jonów sodu. Wybór padł na sprzężone związki aromatyczne klasy trans-stilbenów. Posiadają zdolność przenoszenia ładunku, są stabilne podczas ładowania i rozładowywania akumulatora oraz tworzą warstwy międzycząsteczkowe, pomiędzy które z łatwością można wprowadzić sód.

Chemicy sprawdzili, jak dobrze sprawdzi się elektroda wykonana z takiego materiału i okazało się, że przy średniej gęstości prądu 1 A/g pojemność wyniesie 160 mAh/g, co w niczym nie ustępuje akumulatorom litowo-jonowym. Akumulator spisał się również dobrze w teście wytrzymałościowym, zachowując 70% pojemności po 400 cyklach ładowania i rozładowania. I choć komercyjna realizacja projektu jest jeszcze odległa, uzyskane wyniki wskazują, że akumulatory sodowo-jonowe mają prawo do życia i mogą w zasadzie zastąpić znane już akumulatory litowo-jonowe.

<< Powrót: Innowacyjny generator wiatrowy bez łopat 13.03.2015

>> Naprzód: Zasilacze zewnętrzne Mean Well LPV-150 12.03.2015

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Udowodniono istnienie reguły entropii dla splątania kwantowego 09.05.2024

Mechanika kwantowa wciąż zadziwia nas swoimi tajemniczymi zjawiskami i nieoczekiwanymi odkryciami. Niedawno Bartosz Regula z Centrum Obliczeń Kwantowych RIKEN i Ludovico Lamy z Uniwersytetu w Amsterdamie przedstawili nowe odkrycie dotyczące splątania kwantowego i jego związku z entropią. Splątanie kwantowe odgrywa ważną rolę we współczesnej nauce i technologii informacji kwantowej. Jednak złożoność jego struktury utrudnia zrozumienie go i zarządzanie nim. Odkrycie Regulusa i Lamy'ego pokazuje, że splątanie kwantowe podlega zasadzie entropii podobnej do tej obowiązującej w układach klasycznych. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w dziedzinie informatyki i technologii kwantowej, pogłębiając naszą wiedzę na temat splątania kwantowego i jego powiązania z termodynamiką. Wyniki badań wskazują na możliwość odwracalności transformacji splątania, co mogłoby znacznie uprościć ich zastosowanie w różnych technologiach kwantowych. Otwarcie nowej reguły ... >>

Mini klimatyzator Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Lato to czas relaksu i podróży, jednak często upały potrafią zamienić ten czas w udrękę nie do zniesienia. Poznaj nowość od Sony - miniklimatyzator Reon Pocket 5, który obiecuje zapewnić użytkownikom większy komfort lata. Sony wprowadziło do oferty wyjątkowe urządzenie – miniodżywkę Reon Pocket 5, która zapewnia schłodzenie ciała w upalne dni. Dzięki niemu użytkownicy mogą cieszyć się chłodem w dowolnym miejscu i czasie, po prostu nosząc go na szyi. Ten mini klimatyzator wyposażony jest w automatyczną regulację trybów pracy oraz czujniki temperatury i wilgotności. Dzięki innowacyjnym technologiom Reon Pocket 5 dostosowuje swoje działanie w zależności od aktywności użytkownika i warunków otoczenia. Użytkownicy mogą łatwo regulować temperaturę za pomocą dedykowanej aplikacji mobilnej połączonej przez Bluetooth. Dodatkowo dla wygody dostępne są specjalnie zaprojektowane koszulki i spodenki, do których można doczepić mini klimatyzator. Urządzenie może och ... >>

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Perspektywy terapii genowej w walce z wrodzoną głuchotą 10.04.2024

Wrodzona głuchota to poważna choroba, która pogarsza jakość życia osób pragnących przywrócić słuch. Naukowcy z Uniwersytetu w Oregonie odkryli nowe podejście do leczenia tego zaburzenia za pomocą terapii genowej. Przyjrzyjmy się szczegółom tego przełomowego badania.

Wrodzona głuchota pozostaje poważnym problemem medycznym, będącym przedmiotem zainteresowania wielu badaczy poszukujących skutecznych metod leczenia. Naukowcy z Uniwersytetu w Oregonie posunęli się o krok naprzód, odkrywając kluczowy element terapii genowej, który może pomóc w przywróceniu słuchu osobom z tą chorobą.

Głuchota to problem, z którym borykają się setki tysięcy ludzi na całym świecie. Szczególnie dotkliwa jest wrodzona głuchota, która jest związana z mutacjami genetycznymi i często prowadzi do tego, że pacjenci w ogóle nie odbierają fal dźwiękowych.

Naukowcy z Uniwersytetu w Oregonie skupili się na genie odpowiedzialnym za produkcję białka otoferliny, które odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu ucha wewnętrznego. Badanie mutacji w tym genie i ich wpływu na rozwój głuchoty doprowadziło do poszukiwania nowych metod leczenia.

Zespół kierowany przez adiunkta biochemii i biofizyki na Uniwersytecie Oregon, Johna Colena, skupił się na skróconej wersji genu otoferliny. Badanie prowadzone pod kierunkiem studenta Aayushi Manchanda wykazało, że ta skrócona wersja musi zawierać specyficzny region genu zwany domeną transbłonową, który odgrywa ważną rolę w rozwoju komórek czuciowych w uchu.

Odkrycie skróconej wersji genu otoferliny stanowi ważny krok w rozwoju terapii genowej w leczeniu wrodzonej głuchoty. Ten przełom może utorować drogę do opracowania nowych metod leczenia, które mogłyby przywrócić słuch milionom ludzi na całym świecie cierpiących na tę poważną chorobę.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn