Получены батарейки со свойствами близкими к ионисторам но с удельной ёмкостью выше литий-полимерных, зарядка мелких секунды, крупных скажем батарей смартфонов на 5А*ч - минуты. Материал электродов p-DPPZ (поли-N-фенил-5,10-дигидрофеназин) и калий-натриевый сплав. Что важно подавлено дентритное образование столь убивающее ряд перспективных аккумуляторов уже при десятках циклов. ВАЖНО, что полученные аккумуляторы теоретически можно производить где угодно, особенно на берегу /в океане,у солевых озёр, солончаков и проч. Это одна и технологий для саморазмножающейся робототехники небоевой пригодной. Для боевой негодна т.к. вырубить с такими источниками могут.
Сама новость: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.9b02039
" p-DPPZ//K batteries deliver the highest energy density of 564 Wh kg–1 at the current density of 200 mA g–1 (∼1 C current rate). Champion cells showing the specific capacity of 162 mAh g–1 (Figure 3b) provide an even higher energy density of 593 Wh kg–1. "
Понятное дело что при предельной ёмкости падает резко число циклов. С этим можно бороться как минимум двумя основными способами: работая и далее с системами и работая с параметрами самовосстановления и заряда.
Честно говоря плотность тока при такой ёмкости аккумулятора (сразу вопрос как охлаждать?) потрясающая - до 30кВт на 1 кг (спасибо за замеченую ошибку и корректное объяснение товарищу anamitos) катодного материала или достижимо 10-15 кВт на кг реального "подъёмного" ЛА аккумулятора - это означает что всё, самолёты смогут взлетать вертикально и это будет массовым, как минимум как главная часть систем с накоплением энергии годна.
Что важно данные решения ещё и позволяют иметь, исходя из графика в статье, высоккую ёмкость:
"длинные" ионисторы 58 Вт·ч/кг - суперконденсатор Spacelink, пару лет назад получал в разы выше, но проблема с токами высокими была. Для литий-полимерных более 250 Вт·ч/кг была в т.ч. в РФ продаваемых более 200 Вт·ч/кг (конкретно Multistar, кои ни разу не лучшие, полученные мной ТТХ по ёмкости были сравнимы при несоизмеримых ценах и том что пиковая мощность у меня позволяла иметь в килограммах 20 старт вертикальный для ЛА с человеком, расчётные данные по экспериментально полученным ТТХ). Здесь же мы имеем удельную ёмкость в 1,5 раза большую чем у лучших Li-po аккумуляторов и без дефицитного лития.
Ложка дёгтя - в рамках "Сколькова" разработку из Сибири упаковывали, так что увезут и не факт что дадут в русском секторе применять, особенно для военных целей.
Можно ожидать падение спроса на литий для аккумуляторов
Полимер явно будет стоить при выпуске миллионами тонн дешевле половины указанных на графике Блумберга цифр а остальное и четверти не стоит. Прогноз манагеров не опирающихся ра передовые вести из лабораторий весьма сомнителен. Думаю о 10тыс циклов при падении на треть число циклов доведут. Это зарядка 10А*ч батареи планшета за 20 минут и менее.
#Ёбург, #Черноголовка, #сверхёмкиебыстрозаряжаемыеаккумуляторы, #аккумуляторыдлясаморазмножающейсягражданскойробототехники, #успехроссийскихучёных, #сверхбыстраязарядка
Химический источник тока годный для саморазмножающихся гражданских роботов.
Комментарии
Спасибо, интересно.
Владислав, существует ли оценка теоретически возможной удельной запасённой энергии, скажем, на килограмм массы литиевого или ему подобного аккумулятора? Сколько ещё возможно повышать запасённую энергию в килограмме аккумулятора?
Спекулятивные - существуют. Реальные или никто не говорит или как с ионисторами выстреливает.
Неспалось, лежал и прикидывал применение своего ионистора собственной разработки от и до,все компоненты РФ, в принципе роботы смогут в поле делать, как пусковых конденсаторов и проч. Надо чую собрать новые и на нагрузке больше чем 5Вт лампочка проверить. Пока 50-100Вт для моих целей достаточно.
Касаемо возможных - я вовсе не считаю аккумуляторы ЛЮБЫЕ оптимальным решением. Двжижение может возникать в виде тяги или иначе совсем иным способом, без электричества и топлива как такового, исходя из колебаний вакуума в смысле Дирака или же по-моему - из свойств пространства. Аэродинамические ЛА устареют и быстро, если НТР возглавят роботы и это всё к тому идёт.
Разные подобия ионисторов пробуют делать все, кому не лень.
Основная часть самых простых из них( но рабочих ), состоит из раствора щелочи и активированного угля. Как ни странно, но, и то и другое в РФ есть.
У меня несколько иные. Есть в т.ч. варианты, которые кроме РФ производятся в 4-5 странах в мире и всё. Довольно витиеватая технология изготовления.
Кроме того есть детали позволяющие поднимать при тех же материалах в 2-3 раза плотностьне меняя.
Я не видел сообщения о щелочных ХИТ ионистоного типа, которые бы имели ту же удельную плотность энергии, как и не известны варианте кои не имели бы в составе ни одной металлической части/не использовали с большими атомным номерами элементов, например рубидия, рутения. Мои могут работать без наведённой радиоактивности, т.е. при минимальной доработке по герметичности годны для работы в некоторых случаях в зоне сильного радиационного заражения, для 1 контура нужно ставить дополнительные опыты на радиолиз. У Панасоника как и у дочки Гириконда с газовым циклом много лучше по времени удержания заряда, но хуже по ёмкости удельной и ряду других х-к, например мне неизвестно об ионисторах не на расплавах солей, способных работать при почти +500К, начиная с ниже комнатных значительно температур. С другой стороны мои варианты не был герметичен, это экспериментальные образцы.
Энерговыделение взрывчатки - от 4000кдж/кг, можно принять для оценки сверху. Мало кому захочется носить 100г. динамита в кармане. Или несколько десятков кг под днищем авто.
Похоже, еще веселее. Ведь речь не о чем-то, а об очередном т.н "металлическом" аккумуляторе.
Т.е калий-натрий-металлический аккум, который, очевидно, будет весьма "любить" и кислород воздуха и влажность воздуха и водосодержащие жидкости..
С водой как и с литием возгорание будет. Ионисторы мои лично спокойнее даже при протыкании, будет возможно неприятный НЕ ядовитый запах и всё. Два вариант конструкции полностью негорючи но у меня нет такой плотности запасания энергии а как водород в газовом аккумуляторе (режим один из) полезет так при разгерметизации мало не покажется, хотя и тут есть авриант избежать взрыва но ухудшаться весовые х-ки.
Я тоже про это написал ниже. В прямую тяжело сравнивать. Но, не вдаваясь в детали, даже просто по цифрам, уже при двух-кратном "улучшении" характеристик накопителей, обычный повер-бенк весом в 200 грамм будет хранить около 300кДж. Петарда та еще.
Литиевый то же самое - петарда и взрываются:
Одно время в 1990-е была любовь у израильских спецслужб убивать лидеров ФАДХ, ХАМАС именно таким образом, поэтому взрыв "склада фейерверков" выглядит странно.
После гражданки Израиля НОКИЯ едва не рванула доставшаяся жене. Но т.к. аккум был незаряжен (2 года) он лишь вспух.
Да нет, не то же самое.
Либо - вы умышленно валите в кучу литий-ионные и калий/натрий/литий-металлические аккумы.
В литий-ионных аккумах металлического лития нет( был, но в аккумах первых поколений, были распространены в 90-х годах ), во вторых - есть.
На то литий-ионные и называются литий-ионными, а не литий-металлическими. Сейчас конторы типа самсунга работают над последними - энергоемкость еще выше, безопасность - едва ли( даже ввиду просто бОльшего содержания энергии ).
У литий-ионных аккумов основная проблема( кроме внутреннего КЗ, приводящего к разогреву и вероятному возгоранию из-за запасенной энергии ) - электролит, содержащий ионы лития.
Разумеется, такая штука при попадании на кожу, здоровее ее не сделает. Тем более, при попадании на рану( скорее всего, будет эпическое раздражение с хорошим воспалением ).
Я видел как горели и литиевые и литий-полимерные и Sion power сернолитиевые тогда, сейчас у них до 500 Wh/kg ёмкости есть, что очень далеко до химтоплива.
Хорошо горели, весело. Лишь в одном случае было вызвано протыканием и контактом с влагой.
Ой всё! Как-то ездим с полными баками бензина. А некоторые и баллонами пропан-бутана! А совсем безбашенные возят баллоны с природным газом! Чудовищно!
Скорость сгорания бензина зависит от поступления воздуха. Любое топливо - в т.ч. и газ - может еще и не загореться, а загоревшись - может быть потушено. Аккумулятор, как и взрывчатка, держит "всё в себе", он самодостаточен в этом смысле. Чем больше в нём энергии, тем быстрее он саморазрушается в случае аварии.
Зависит от конструкции, полыхающие машины я видел в т.ч. с трупами на шоссе.
А учитывая большую газификацию домов - вообще страхь и ужась.
Взрывобезопасное хранение метана было возможным и десятки лет назад в гидратном состоянии и лет 25 как - в композиции аллофана и имоголита с 40-45% массы от композиции, всего два варианта на 3-6 и на примерно 30 атм.
Для детонационных авиадвигателей без подвижных частей и более надёжных при грамотном проектировании чем ЛЮБЫЕ турбины метан наиболее предпочтителен. Хотя бы по возможности иметь низкие энергетические пороги детонации, можно иметь крыло-двигатель.
Детонационный ПуВРД это 1860-е годы Телешев, РИ, реализовано успешно былос прохождением испытаний на угольной пыли в Германии осенью 1944.
Lippisch p.13a
До того был проект более крупной машины, в варианте планеров успели тринадцатый испытать, остальные как планирующие модели и с РДТТ,
ВСЕ РЕЗУЛЬТАТЫ БЫЛИ ВЫВЕЗЕНЫ В США:
Объединяет проекты этих два одно - плоское или близкое к оному выходное сопло и я понимаю почему именно так.
Я ни разу не ядерный физик, просто прикинул, т.к. понимаю каким методом могут происходить ряд процессов, как нанотехнолог. В расчётах могу ошибаться, считал не утруждая, для кубической решётки, что неверно, но позволяет иметь тот же порядок величин на выходе.
Скорее по калию 0,533 нм имеющего параметр решётки, 0,86г/см3 плотность, 10 в 28 грубо плотность атомов на м3 или для см3 имеем 10 в 22, примерно 0,6-0,8*10-13 энергии на атом, с учётом того что процент может превышать 0,12 а быть близким к 1 имеем очень грубо по обеим каналам распада менее одного ГДж на ГРАММ или миллиард килоджоулей на килограмм Калия-40, если k-захват происходит упорядоченно и во всём объёме. С учётом неидеальности процесса отнимем нолик и будем иметь сотни миллионов килоджоулей на грамм, куда там химической энергии...
Естественно, люди разучились использовать в большинстве технологий гамма-кванты более 1 МэВ энергией. Оглупление было массовым и насильственным, это была внешняя операция с агентами изнутри.
Обычно процесс малоинтенсивен:
При пространственных решений энергии, так некорректно ставить вопрос о плотности энергии в принципе, достаточно для любых форм материи.
Есть и изотопы с достаточно длительным периодом (хотя бы в десятки лет, лучше в сотни), с чистым бетта (альфа) распадом? И которые можно вменяемо синтезировать , за оправданные суммы, в реакторах что бы использовать в батареях? Лучше конечно получить управляемый ядерный распад что бы включать и выключать когда надо.
У нас в Красноярске и проч ими занимались 30мВт при 2 кг массы с биологической защитой и расходным ионистором, но зато лет на 5-10 и 200-400К диапазон работы. Годны для простых систем сбора и анализа данных, если не смотреть на ценник. а это с поллимона рублей минимум, если не больше, а если смотреть то в горах или на побережье и проч другие источники энергии есть.
на сегодняшний день вообще нет изотопов, которые можно синтезировать за вменяемые деньги, и нет вменяемых технологий синтеза изотопов. придется пока поесть химию. :-)
существует. энергия химической связи максимум- 1.5 эВ /молекулу, все, это грубая оценка емкости любого аккумулятора на химической связи, помножьте на число Авогадро, и поделите на молярную массу той отравы, из которой хотите делать "кумулятор".
для наиболее простого случая- атом углерода и атом кислорода это дает порядка 40 МДж/кг УГЛЕРОДА. то есть, 1 кг углерода запасает в себе 40 МДж. в аккумуляторе окислитель и окисляемое содержатся вместе, то есть, надо располовинить как минимум эту емкость, и получим для аккумулятора из чистого углерода с чистым кислородом предельное значение ~17 кДж/кг. 1 Вт*ч- это 3.6 кДж. то есть, потолок- где-то 4.5 Вт*ч/кг. это предельно достижимый потолок для аккумулятора, у которого нет электродов, бесполезных невступающих в реакцию атомов и вообще ничего лишнего.
у литийполимерных- формула FeLiPO4, и только один атом лития отрывается куда-то там. масса молекулы- 56+7+31+16*4 = 158. у углерода- 12, потолок литиевых аккумов- 0,076*40~ 3 МДж/кг.
можно немножко повысить энергетику реакции, если вместо окислителя кислорода взять хлор или фтор. но.. повысим мы энергетику процентов на 20-30, а вот найти такую обратимую контролируемую реакцию- это надо очень извернуться. пока четаката не нашлось ее. хотя таблицу Менделеева перелопатили всю во всех направлениях на сто раз. а нетути... а найти такую реакцию на безопасных элементах- это только если в Хогвардсе займутся. без магии никак. фтор и хлор- они по экологичности не очень. литий-то та еще химия, а если со фтором работать- так это ваще жесть.
вот как-то так.
П.С. эти же 1.5 эВ/молекулу справедливы и для ионисторов и всяких суперконденсаторов. Ведь это энергия выхода электрона из самых "крепких" атомов! Как только превысим это значение плотности энергии- конденсаторы начнут разряжаться прямо сквозь обкладки веселым пробоем. со всеми вылетающими.
Ну это справедливо если у вас применяется макроскопический сепаратор - даю подсказку.
Ионисторы могут работать и как генераторы без топлива но для 1кВт по тому что получал, это ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ данные, а не вычэксперимент, два года назад выходило 4,5-6т только начинки не считая корпусов и выводов. В общем единственно где может быть конкуренция это РИТГ и то не при холоде, хотя есть ионисторы что при холоде работают, в частности с газовым циклом "Гириконда" (мои любимые высоковольтные конденсаторы - цена за килоджоуль лазерных лучшая в мире до сих пор, вполне надёжны, но у "дочки" есть и ионисторы приличные) с приёмкой 9, кстати самые дешёвые в мире для данного применения несмотря на ценник в несколько тысяч раз выше себестоимости моих на ту же ёмкость, но тогда они встанут чрезвычайно дорого и не смогут с РИТГ конкурировать по цене.
Подскажите кто выдаёт разрешение на развитие технологий в секторах?
Трудно сказать. На уровне владельцев ФРС и мировой банковской системы контроль безусловно есть. Достаточно эпопеи с Николой Тесла, рядом других, магнитными лампами не требовавшими НИКАКОГО источника энергии в 19 веке, адрес пробил, он и сейчас есть но вот дом тот ли - бомбили ж. Решение было ИЗНАЧАЛЬНО взрывобезопасным, хотя и недешёвым и для большой светимости достаточно большим - 1м в диаметре "лампа".
Они же хотят растянуть по времени уход от углеродных источников, а тут бац и всё готово.
Ну люди не станут то роботам то точно нужно и не факт что ХИТ т.к. более эффективны иные решения.
Съездил на машине на баке с водой до Парижа и обратно с Кронштадта у нас один, всё что было у вдовы забрали, мужик вскорости по приезду и помер. Это работа ИЗНУТРИ уже была. Лично знаю как минимум ещё об одном подобном случае в конце 1980-х. Работал у мужика БТГ для насоса и прочего. сотни ватт. Сдуру пригласил на дачу коллег по работе. Стукнул, приехали из Конторы и потребовали разобрать или...
эта лампа в разборе - динамо фонарик с грузиком
Это РАЗНЫЕ лампы. Если есть динамомашина вы не сможете обеспечить при таком свечении взрывобезопасность, речь шла о работе на пороховых складах и даже минуту работы.
Похоже нанесён был слой люминофора/добавлен в стекло отсюда и выгорание, а вот что являлось источником первичного излучения - вопрос.
Вы ж вроде знаете ответы на все вопросы. Разве есть хоть один эффект свечения люминофора от магнитного поля?
Не вихревого - не знаю.
Думаю там внутри определённое устройство было, своего рода БТГ с выходом в ультрафиолете или чём подобном, эВы т.к. рентгеновские люминофоры того времени совсем низкий КПД имеют. Как в люминесцентной лампе.
Все идет своим чередом. Рано или поздно будут созданы эффективные и недорогие хранилища электроэнергии. Это уничтожит всю идеологию местных ретроградов по поводу ВИЭ, убрав так им нравящуюся суточную "пилу" выработки...
Кроме гидроэнергетики остальное капля в море. Даже солнечная не как фотовольтаика интересна а как химического синтеза "привод" и для нагрева/охлаждения. МикроГЭС себестоимость 1 кВт*ч от 40-50коп имеют, тогда как ВЭС десятки рублей.
По фотохимии вероятно один из наиболее эффективных - хлорофилл:
Что мешает биотехнологией а попросту выращиванием растений для нужд заниматься?
Позже, очень позже, так как это в принципе рушит весь известный уклад вещей.
Поздно УЖЕ, т.к. переход должен был быть как минимум в 1870-е годы.
Ну да, первые машины были электрическими но потом удачно нашли нефть
Положим ДВС Лебона на газе светильном это 1799.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Эпоха нефти закончится не потому что закончится нефть.
Нефть, особенно парафинизированная, тяжёлая Urals - прекрасный источник удобрений и подкормок, вплоть до прямого преобразования в съедобные полимеры но лучше через грибы и цепочку водоросли+рыба.
> 300кВт на 1 кг
а на картинке Ват/часы на кг по вертикали и в подписях тоже, везде 0.5кВтч на кг.
Как 300 кВт получилось?
Удельная мощность в ваттах/кг и удельная плотность энергии Вт*ч/кг это РАЗНЫЕ физические величины. Школьный курс физики.
>Удельная мощность в ваттах/кг и удельная плотность энергии Вт*ч/кг это РАЗНЫЕ физические величины
Более того на приведенных графиках, это две разные оси, вертикальная и горизонтальная.
>Школьный курс физики.
я рад что вы со школьным курсом знакомы.
Вопрос был другой: везде на ваших цитатах и графиках в тех же размерностях указано 500-600 Вт/ч ( 0.5 кВт/ч )
Вы в тех же размерностях пишете 300 кВт/ч. В этом и был вопрос: откуда 300 кВт/ч взялось?
Уже поправился, в статье на порядок меньше написано, причём есть и меньшие значения, скорее всего несколько образов и показывают лучшую ёмкость энергии удельную одни а высокую отдаччу другие что нормально.
начал читать с интересом, но дойдя до колебаний Дирака, понял - читал напрасно
это для вас напрасно т.к. колебания вакуума это вы придумали. Их нет, нужно было пустит хомиков по ложному пути вот и делали - есть свойства пространства и всё.
А вообще на троллинг смахивает. Есть слова нет аргументации, ноль. Потрудитесь.
Откуда 300кВт на 1кг? Из рисунка 2А/г при 4В, дает 8кВт на 1 кг. На другом рисунке уже пунктирная (прогнозная?) линия уже на 30кВт/кг заваливается. Я не специалист в этой области, но все новости вокруг аккумуляторов мне напоминают шум. Люди пишут диссертации, канючат гранты, шевелят маркетинг. Что до реальных дел, то есть ощущение, что двигаться дальше не только опасно (большие мощности - большие печали), но и смысла большого нет. Все, что может быть использовано, уже не только придумано, но и запатентовано.
Ванадаты - до 400мАч/гр, до 100 циклов. Ниша беспилотников.
Титанаты - до 30000 циклов, отдают до 95% при -30С. Ниша электротранспорта.
Модифицированные титанаты - до 20С. Т.е. 1.5 минуты заряда до 90%. Бустеры, буферы рекуперации и т.д.
Дальше проблемы растут до неприемлемых. При 100Ач, 20С это 2000А. Два килоампера! Внутри относительного компактного ХИТ. 100А/мм критический ток для меди. Т.е. нужно иметь только электроды более 50-100кв.мм сечением. Внутри!
Общее количество энергии в накопителях. Теслы и телефоны горят так, что потушить невозможно. Еще увеличить на порядок количество запасенной в них энергии?
Ещё раз вы путаете удельную мощность и удельную плотность энергии.
Из практики - на взлёте важно иметь пиковую высокую мощность. Новая технология как ра оное вроде как дать может, вызов электромоторам или отрыв и взлёт на плазме а электродвигатели лишь маршевые.
Вы не правы, я не путаю. Вы просто невнимательно читали мой комментарий.
Перечитайте, пожалуйста, еще раз. Могу и еще раз повторить. Вы писали про 300кВт/кг, я написал, что не вижу откуда эта цифра возникла. В статье есть рисунок с удельной мощностью для катодного материала. Там кривая загибается на 10кВт/кг, кончается на 30кВт/кг. Откуда 300кВт/кг берется?
Ну и там еще рисунок есть - 2А/г. Может и на аккумулятор, но скорее, тоже на грамм катодного материала. Дает, при 4В, около 8кВт на 1 кг.
Вы правы на порядок ошибся 30кВт/кг, исправлю, что всё равно отличный показатель, но непонятно как это тепло отводить не увеличивая массу, если нагрузка дольше нескольких секунд. Площадь поверхности или протекающий электролит с охлаждением. Мои грелись пусть и слабо, плотность тока несколько ампер на см2, решал за счёт конструкции.
Первый рисунок b плотность тока до 1А/г Материалы в основном легче воды, грубо считаем 1кА при напряжении менее вольта.
Страницы