Китайські дослідники розробили новий метод для значного покращення продуктивності літій-сірчаних акумуляторів, що є проривом, який може дозволити безпілотним літальних апаратам (БПЛА) літати набагато далі на одному заряді.
Нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Nature, відкриває нові шляхи до створення більш довговічних та потужних акумуляторів для низьковисотної авіації та багатьох інших застосувань.
Наразі більшість звичайних безпілотних літальних апаратів використовують літій-іонні акумулятори, які наближаються до своїх граничних значень щільності енергії. Щільність енергії цих акумуляторів – кількість електричної енергії, що зберігається на одиницю ваги – зазвичай нижче 300 ват-годин/кг, що призводить до «проблем з дальністю польоту», які обмежують час польоту.
Літій-сірчані батареї вважаються перспективною альтернативою завдяки своїй теоретично високій щільності енергії в поєднанні з великою кількістю та низькою вартістю сірки.
Однак на практиці цей тип акумуляторів стикається з серйозною перешкодою, оскільки під час заряджання та розряджання сірка проходить складний хімічний процес, в результаті якого утворюється багато розчинених проміжних продуктів.
Ці проміжні продукти мають тенденцію дифундувати назовні, уповільнюючи реакції та витрачаючи енергію.
Дослідницька група під керівництвом Міжнародної аспірантури Цінхуа в Шеньчжені (Tsinghua SIGS) запропонувала нове рішення шляхом включення «проміжного прекурсора» в процес електрохімічного сульфурування.
Дослідник Чу Куанг Ман з цієї школи пояснив: «Уявіть собі це як спеціальну добавку, яка «лежить у сплячому стані» всередині акумулятора, доки не знадобиться. Коли починається реакція сірки, ця добавка «прокидається» прямо в місці реакції та починає діяти».
За його словами, при активації ця молекула зв'язується з розчиненими проміжними продуктами та запобігає їхньому віддаленню. Вона також допомагає створювати «швидкі смуги» для електричних реакцій, роблячи весь процес набагато плавнішим та ефективнішим.
Дослідницька група також переробила реакційну мережу на молекулярному рівні. Нещодавно розроблена молекула зменшує внутрішній опір батареї на 75% порівняно з традиційними конструкціями.
У випробуваннях новий тип акумулятора стабільно працював протягом 800 циклів заряду-розряду, зберігаючи майже 82% своєї ємності.
Що ще важливіше, дослідницька група створила практичний прототип кишенькової батареї з щільністю енергії 549 ват-годин/кг, що майже вдвічі більше, ніж у багатьох стандартних батарей, що зараз використовуються для безпілотників. Це має значні наслідки для безпілотників – вища щільність енергії означає довший час польоту, більше корисне навантаження та ширший радіус дії.
Дослідницька група вважає, що цю стратегію молекулярного дизайну можна поширити і на інші галузі, включаючи проточні батареї, літій-металеві батареї та навіть процеси прямої переробки батарей.
Джерело: https://www.vietnamplus.vn/trung-quoc-dat-dot-phat-ve-sieu-pin-cho-uav-post1109908.vnp
Коментар (0)