fallback

Нов материал променя бъдещето на батериите за електромобили

Манганът се превръща в надежда за намаляване на разходите и повишаване на устойчивостта

Търсенето на по-устойчиви и икономични алтернативи на сегашните батерии за електрически превозни средства кара учените да изследват нови материали. Един обещаващ вариант е използването на манган в батериите, което може да трансформира индустрията за електрически превозни средства.

Развитието на електрическата мобилност до голяма степен зависи от напредъка в технологията на батериите. Досега литиево-йонните батерии, базирани главно на материали като никел и кобалт, доминираха на пазара, като те са от съществено значение за растежа на електрическата мобилност, но производството и използването им представляват значителни предизвикателства.

От една страна, цената на тези материали е висока, а добивът и преработката им водят до екологични и социални проблеми. Освен това, с нарастващото търсене на електрически превозни средства, необходимостта от намиране на по-достъпни и екологични решения е от решаващо значение.

Тук се намесва манганът, който се намира в изобилие и е по-евтин метал от никела и кобалта. Използването му в батерии може не само да намали производствените разходи, но и да смекчи зависимостта от ограничените ресурси и да подобри устойчивостта на производството на батерии.

Мангановите батерии всъщност не са нови, но напредъкът в развитието им досега беше ограничен. Изследователи обаче работят върху подобряване на LiMnO2 (литиев манганов диоксид) като материал за положителния електрод (катод). Този материал има предимството да бъде по-достъпен и икономичен, но работата му е възпрепятствана от структурни ограничения.

Скорошно проучване, публикувано в изданието ACS Central Science, отбелязва значителен напредък в тази област. Изследователите са открили, че ключът към подобряването на работата на LiMnO2 се крие в кристалната структура на неговия основен материал.

Чрез синтезирането на LiMnO2 в моноклинна структура учените са успели да активират структурен преход, който значително подобрява работата му като електрод. Тази структура също така позволява по-голяма енергийна плътност, достигайки 820 Wh kg⁻¹, надвишавайки 750 Wh kg⁻¹ на материалите на базата на никел.

Наноструктурираният LiMnO2 с доменни структури и по-голяма повърхност предлага голям обратим капацитет с отлична способност за скорост на зареждане, което е основен характер за приложенията на електрически превозни средства.

Друго от големите постижения на този напредък в мангановите батерии е способността им да поддържат бързо зареждане, което е от огромна важност за електрическите превозни средства. Освен това, един от най-честите проблеми с мангановите батерии - влошаването на напрежението с течение на времето, не изглежда да е проблем в тази нова LiMnO2 наноструктура.

Намаляването на напрежението е феномен, който се отразя върху дългосрочната производителност на батерията, но в случая с тази нова технология изследователите не са наблюдавали това поведение. Въпреки обещаващия напредък, остава едно огромно практическо предизвикателство - разтварянето на мангана с течение на времето. Този проблем е идентифициран като следствие от фазови промени на материала и реакции с киселинни разтвори.

Изследователите обаче са предложили ефективни решения, като използването на силно концентрирани електролити и покрития от литиев фосфат, които могат да предотвратят или смекчат това явление. Те създават батерия, която възстановява остатъчната енергия, за да постигне автономност от 500 км, като тя вече се изпробва на Hyundai Ioniq 5.

Този напредък в развитието на мангановите батерии има огромен потенциал за индустрията за електрически превозни средства. Като предлага по-евтина и по-устойчива алтернатива на никел/кобалтовите батерии, LiMnO2 може да се превърне в жизнеспособна опция за широкомащабно производство. Освен това способността му да поддържа бързо зареждане и да предотвратява влошаване на напрежението го прави идеален кандидат за използване в луксозни превозни средства, където производителността е от първостепенно значение.

Сега дългосрочната цел пред учените е комерсиализацията и промишленото производство на тези батерии. Ако бъде постигнато, това не само ще намали цената на електрическите превозни средства, но и ще допринесе за глобалната устойчивост чрез намаляване на зависимостта от скъпи материали като никел и кобалт.

fallback
  • #37
    Хвалипръц ( преди 3 месеца )
    "За поддържане на 100 км/ч ти е необходима ПОСТОЯННО примерно 15kW - 1,5л/ч - МОЩНОСТ"... И като поддържаш 100км/ч за един час да не би да искаш да кажеш че не си изразходил 15кВтч енергия? Как да ме разбереш, като не мислиш?
  • #36
    Гост ( преди 3 месеца )
    От 1 литър гориво,изгорено за 1 час в двигателя се получават 10 квт мощност. 1л/ч .0,86кг/л=0,86кг/ч.1000ккал/кг = 8600ккал/ч=10,0018 квт.
  • #35
    Шумата ( преди 3 месеца )
    Тук някакъв физико-математически спор се заформил, че чак и даскал има дето изпитва средния глокс. Евала!
  • #34
    Абе пръдлив ( преди 3 месеца )
    Пак ги пърдиш едни такива неразбираеми? Коя енергия се променя? Дай пример с промяна на енергията на горивото? Кое и променяш? Мощността по дефиниция е енергията делено на времето. Пак те питам да дадеш пример с цифри и факти за да разбера въобще накъде биеш. Може и да си прав може и да не си но нищо не ти се разбира! Движи се с 15 киловата което са 1,5 л на час. Кое точно се променя на енергията и как? Дали ще караш една минута, 10 минути или 100 часа със 100км/ч мощността е константа
  • #33
    анонимен ( преди 3 месеца )
    Поне константа знаеш ли какво е? Ако увеличиш тези 15 kW, то според закона на Нютон ще ускориш системата В случая автомобила. Ако са по-малко от 15 киловата, скоростта ще намалее. Ако изключиш от скорост, автомобила продължава да се движи с онези 200Wh, които си натрупал във вид на кинетична ЕНЕРГИЯ и с нейна помощ автомобила преодолява съпротивленията на търкаляне и въздушното съпротивление. Колкото повече е теглото и съответно енергията, толкова по-далече ще стигне автомобила на неутрална.
  • #32
    Хвалипръц ( преди 3 месеца )
    "Например аз ще ти дам, че за ускоряване на 2 тона до 100 км в час са необходими 0,2kWh . При мощност 200 вата плюс..." Ха-ха-ха, ти си невменяем бе! Нали точно това ти обясних току-що: мощността е скоростта на промяна на енергията във времето - голяма мощност, бърза промяна на енергията, малка мощност - бавна промяна. Но и в двата случая щом имаш мощност, имаш и промяна на енергията. Няма как да имаш мощност без да имаш промяна в енергията.
  • #31
    Пак ли? ( преди 3 месеца )
    "Тука очевидно очакваш отговор Енергия, само че как това кореспондира с "за движение със същата тази скорост ти трябва константна МОЩНОСТ за преодоляване на съпротивленията"? Да не би да искаш да кажеш че не можеш да поддържаш скорост изгаряйки гориво?" Продължаваш да не правиш разлика между мощност и енергия? За ускорение са нужни ЕДНОКРАТНО 200Wh, което е еквивалент на 20 мл. гориво, което е ЕНЕРГИЯ. За поддържане на 100 км/ч ти е необходима ПОСТОЯННО примерно 15kW - 1,5л/ч - МОЩНОСТ
  • #30
    К'о речи? ( преди 3 месеца )
    "Хвалипръц ( преди 2 минути )За пореден път: мощността по дефиниция е скоростта на промяна на енергията във времето. Няма начин да вкарваш мощност без да ти се променя енергията" това как го съчини? Би ли ми дал практически пример? Например аз ще ти дам, че за ускоряване на 2 тона до 100 км в час са необходими 0,2kWh . При мощност 200 вата плюс мощността за съпротивленията, която се изчислява отделно, ще ускориш за час. С 200 kW плюс съпротивленията ще стане1000 пъти по-бързо. За 3,6 секунди
  • #29
    Хвалипръц ( преди 3 месеца )
    До 22: Батериитe на Панасоник са с никел-кобалт-алуминиев катод, манган там няма.
  • #28
    Хвалипръц ( преди 3 месеца )
    За пореден път: мощността по дефиниция е скоростта на промяна на енергията във времето. Няма начин да вкарваш мощност без да ти се променя енергията.
fallback
Последни