Обяснено: Как изследванията на IIT могат да подобрят производителността на литиево-йонната батерия - Ноември 2022

Изследователи от IIT Guwahati са разработили техника, която може точно да оцени едно от най-важните вътрешни състояния на батерията, известни като SOC, съкратено от състояние на заряд.

Изследователите се опитват да измислят алтернативи или начини за подобряване на литиево-йонните батерии. (Представително изображение)

Изследователи от IIT Guwahati са разработили техника за подобряване на производителността на акумулаторните литиево-йонни батерии, които захранват повечето от преносимите устройства, използвани днес. Техните констатации бяха публикувани в списание IEEE Xplore миналия месец.





бюлетин| Кликнете, за да получите най-добрите обяснения за деня във входящата си кутия

Какво представляват литиево-йонните батерии?

Нобеловата награда за химия за 2019 г. бе присъдена съвместно на Стенли Уитингам, Джон Гуденаф и Акира Йошино за работа, която доведе до разработването на литиево-йонни батерии , които се използват в повечето мобилни телефони, смартфони, таблети, лаптопи и захранващи банки, наред с други устройства. Първата комерсиално жизнеспособна литиево-йонна батерия е създадена от Yoshino през 1985 г., която е разработена върху работата на Whittingham и Goodenough. Шведската кралска академия на науките отбелязва, че основата на литиево-йонната батерия е положена по време на петролната криза през 70-те години на миналия век, около което време Уитингам започва да работи върху разработването на методи, които могат да доведат до енергийни технологии без изкопаеми горива.





Днес повечето електрически превозни средства (EV) също използват литиево-йонни батерии, но бавно достигат теоретичните си граници да могат да осигурят приблизително до 300 вата на час на килограм енергия. Тези батерии могат да се използват и за съхранение на слънчева и вятърна енергия, което означава, че с широкото им използване може дори да е възможно да се живее в общество без гориво.

Въпреки това, някои от недостатъците на литиево-йонните батерии включват тяхната чувствителност към прегряване и тяхната склонност към повреди при високо напрежение, тъй като са направени от запалими и запалими материали. Такива батерии също започват да губят капацитета си с течение на времето - например батерия за лаптоп, която се използва няколко години, не функционира толкова добре, колкото нова.



Прочетете също| Мюон g-2: забележително изследване предизвикателство за правилата на физиката на елементарните частици

И така, какво са разработили изследователите сега?

Изследователи от IIT Guwahati са разработили техника, която може точно да оцени едно от най-важните вътрешни състояния на батерията, известни като SOC, съкратено от състояние на заряд. SOC отразява оставащия капацитет на батерията, това е колко повече заряд може да бъде изтеглен от батерията, преди да се разреди напълно. Знанието за оставащия капацитет помага за оптимизиране на използването на капацитета на батерията, предотвратяване на презареждане и недостатъчно зареждане на батерията, увеличава нейния живот, намалява разходите и гарантира безопасността на батерията и заобикалящата я среда, се казва в прессъобщение, издадено от IIT Guwahati.

За да подобрите живота на батерията и да оптимизирате нейния капацитет, е важно да предвидите различните й състояния точно. Едно от тези състояния е SOC, което досега беше трудно да се оцени. Чрез своята работа изследователите са предложили подход, който избягва надценяването и следователно помага при извършването на точни измервания.



Има ли алтернативи на литиево-йонните батерии?

Изследователите се опитват да измислят алтернативи или начини за подобряване на тези батерии. През 2019 г. Лабораторията по приложна физика на Джон Хопкинс разработи литиево-йонна батерия, която не се запалва.

По-рано през януари 2020 г. изследователи от Австралия твърдят, че са разработили най-ефективната литиево-серна (Li-S) батерия в света, способна да захранва смартфон в продължение на пет непрекъснати дни – еквивалент на електрическа кола, която може да измине разстояние от повече от 1000 км.



ПРИСЪЕДИНИ СЕ СЕГА :Телеграмният канал Express Explained

Докато материалите, използвани в Li-S батериите, не се различават от тези в литиево-йонните батерии, австралийските изследователи преконфигурираха дизайна на серните катоди (вид електрически проводник, през който се движат електроните), за да посрещнат по-високо напрежение без спад в общ капацитет.

Li-S батериите обикновено се считат за наследници на литиево-йонните батерии поради по-ниските им производствени разходи, енергийна ефективност и подобрена безопасност. Производствената им цена е по-ниска, тъй като сярата е в изобилие.



Въпреки това има известни трудности, когато става въпрос за комерсиализация на тези батерии, главно поради краткия им жизнен цикъл и лошите възможности за моментално захранване.