Испытан прототип сверхъёмкой полужидкой батареи

Создатели этой батареи считают её важным преимуществом лёгкость масштабирования, что пригодится как на транспорте, так и в стационарных системах хранения энергии (фото Mihai Duduta, Yet-Ming Chiang et al./Advanced Energy Materials).

Инновационную разновидность аккумулятора придумали в США. Пока это только эксперимент, но в случае успешного развития технологии мир получит батарею с высокой плотностью упаковки энергии при умеренной стоимости.

Новинка названа «полутвёрдая проточная ячейка» (semi-solid flow cell — SSFC). Её опытный образец создала группа учёных из Массачусетского технологического института (MIT), которая также представляет молодую фирму 24M Technologies (в прошлом году та выделилась из известной компании по производству литиевых аккумуляторов A123 Systems).

24M Technologies намерена решить одну из проблем, возникающих при увеличении размера аккумулятора. Дело в том, что вместе с наращиванием массы вещества, являющегося хранилищем энергии, стремительно взлетает и вес всех сопутствующих компонентов — мембран, электродов, сепараторов, корпуса, электролита и так далее.

Известна давняя попытка инженеров разрубить этот гордиев узел. Попытка зовётся «проточные батареи» (flow battery). Они работают за счёт взаимодействия пары жидких активных составов, прогоняемых насосами через ячейку, напоминающую по принципу действия топливный элемент.

Преимущество проточных аккумуляторов — принципиальное разделение места, где хранится энергия (баки с двумя электролитами), и узла, в котором вырабатывается ток. Потенциально такие батареи могут запасать солидное количество джоулей на единицу веса (знай только наращивай объём баков), но на деле существующие конструкции уступают даже обычным литиевым батареям и дальше ограниченного стационарного применения так и не ушли.

Батарея SSFC, как считают разработчики этой системы, взяла лучшее от проточных батарей и от традиционных твёрдых аккумуляторов. В системе SSFC также имеется ячейка, в которую с двух сторон подаются электролиты с различным зарядом. Ячейка позволяет ионам курсировать между ними, что создаёт разность потенциалов и генерирует ток, бегущий по внешней цепи.

Принципиальное же новшество, как передаёт PhysOrg.com, заключается в том, что сами электролиты не полностью жидкие, а содержат суспензию из мириад твёрдых частиц LiCoO2 и углерода (из-за которых активная жидкость выглядит словно чернила).

Общая схема нового аккумулятора и использованный в нём электролит-суспензия (иллюстрация Mihai Duduta, Yet-Ming Chiang et al./Advanced Energy Materials).

Опыт показал, что ячейка SSFC работоспособна и новое «топливо» для неё обладает хорошей текучестью. Также выяснилось, что углеродные наночастицы, помимо основной своей функции (транспорт электронов в растворе), стабилизируют в нём микрочастицы соединений лития, не давая им выпасть в осадок.

Наконец, ради чего всё и затевалось, — расчёты, основанные на эксперименте, показали, что полномасштабная подобная ячейка (надо полагать после шлифовки технологии) сможет вмещать на порядок больше энергии, чем прежние проточные аккумуляторы.

(Детали исследования опубликованы в Advanced Energy Materials.)



Новый конденсатор удачно совместил ёмкость с мощностью

10 мая 2011

Испытаны электроды для батарей с зарядкой за несколько секунд

22 марта 2011

Испытано промышленное хранение энергии в жидком воздухе

17 марта 2011

IBM спланировала мировые инновации на пять лет вперёд

29 декабря 2010

Редкий тип батареи заявил о себе электромобильным рекордом

28 октября 2010
  • Ильшат Тагиев  30 мая, 18:14
    Интересное решение — проточный аккумулятор. Считай «бак» может быть очень большим. Вспоминается «капельница Кельвина».
    ОтветитьНравится
  • Андрей Балаев  30 мая, 18:31
    На порядок выше емкость, т.е. в 10 раз, к примеру Ipad будет работать 100 часов, а Tesla ездить 3000 км на одном заряде? Впечатляет.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  30 мая, 18:56
    Разве Тесла и айпэд работают от проточных батарей?
    ОтветитьНравится
  • Андрей про будущее )
    ОтветитьНравится
  • Алексей Заикин  30 мая, 19:19
    Я так понимаю, что проточный аккумулятор будет более востребован в крупногабаритной технике, такой как автомобили.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  30 мая, 19:58
    Андрей просто не то умножает.
    ОтветитьНравится
  • Андрей Балаев  30 мая, 22:12
    Может и не то, но я имел ввиду «к примеру», то есть подобные устройства для сравнительной меры исключительно, а не то, что именно в них будет реализована подобная технология, может быть к тому времени и брендов таких не будет :)
    ОтветитьНравится
  • Тут правильно поправили, так как данные проточные батареи должны работать на порядок больше нынешних проточных батарей, а не литий ионных которые используются в ipad и Tesla
    ОтветитьНравится
  • Смог найти в википедии табличку проточных акумов, максимальная ёмкость в ней 75 Вт · ч / кг у Цинк-Бром (у Li-ion до 200 Вт · ч / кг)
    Вообщем то на порядок от 75 это вполне причлично.
    Главный вопрос цены, так как в обычных свинцово кислотных всего 40 Вт · ч / кг и это не мешает им быть использоваными повсеместно
    ОтветитьНравится
  • Михаил Зиньков  30 мая, 22:52
    У описываемых батарей есть один но большой недостаток — ограниченный ток разряда. Если ничего не придумают, то для автомобилей это не пойдет.
    ОтветитьНравится
  • Ну эта проблема думаю решаема с помощью ионисторов...
    ОтветитьНравится
  • Михаил Зиньков  31 мая, 09:53
    Ну да! Еще и ионисторов там не хватало. Уже сейчас эта батарея черти что содержит (проток электролита, баки для хранения электролита и т.д.). Цена, надежность, энергоемкость, безопасность — вот главные параметры. И судя по описанию эта батарея существенно не выделяется из уже известных.
    ОтветитьНравится
  • Калькулятор когдато тоже дорого стоил, ибо сложный электронный девайс.
    Так что сложность это не обязательно проблема или большая цена
    ОтветитьНравится
  • Ильшат Тагиев  31 мая, 18:22
    Калькулятор сделала дешевым миниатюризация. Боюсь, что с аккумулятором это «не прокатит». По крайней мере с теми технологиями и дорогими материалами, что используются сегодня.
    ОтветитьНравится
  • Михаил Зиньков  31 мая, 18:25
    Александр Стрелец
    Калькулятор не пример. В данном случае Вы ничего не сможете улучшить и минимизировать ибо параметры определены самой химией аккумулятора. И если химя не позволяет, то навесь хоть семисторы хоть калькуляторы и процессоры ничего не улучшиться. Ваш оптимизм похвален, но жизнь показывает, что если с самого начала идея не дала решающего перевеса над прошлыми результатами, то ее шансы приближаются к 0.
    ОтветитьНравится
  • Илья Тевет  31 мая, 00:14
    Используемая как топливо жидкость это, наверно, вид нано-жидкости — коллоидная смесь включающая [искусственные] частицы нано-размера например углеродные н.трубки или/и другие частицы. Вот еще пример

    en.wikipedia.org/wiki/Ferrofluid

    ОтветитьНравится
  • Ильшат Тагиев  31 мая, 15:07
    Вода в «капельнице Кельвина» — тоже «нано-жидкость».
    ОтветитьНравится
  • Вадим Сущенко  31 мая, 20:20
    интересная идея. не знал.
    на заправке можно заливать заряженные электролиты а разряженные сливать для зарядки (скоростной способ зарядки батарей). даже если не выйдет увеличить емкость в 10 раз а в 2-3 то проблему долгой зарядки можно решить таким образом.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  31 мая, 20:45
    Проблема долгой зарядки и так уже решена даже с литиевыми батареями: есть модели, которые можно заряжать (от мощного зарядного устройства) за 5-10 минут.
    ОтветитьНравится
  • И заправщикам в радость, опять электролит можно будет с ослиной мочой разбавлять )))
    ОтветитьНравится