Нидерландские ученые рассказали о новейших анодах, предназначенных для очень быстрой зарядки литий-ионных батарей.
В Японии создатель графитового анода ученый Язами заявил о зарядке электромобиля за 10 минут
| Принцип работы распространенных видов гальванических элементов и аккумуляторов простыми словами | Во вторичных ЛИА вне зависимости от материалов электрода осуществляются процессы аккумулирования носителей заряда в аноде (разрядка). |
| Анод какой заряд имеет. Знаем ли мы, что такое анод | Когда происходит разряд гальванического элемента, то анод является «-», когда заряд — катод имеет знак «+». |
Найден способ заряжать электромобиль всего за 10 минут
Масштабная добыча лития для литий-ионных аккумуляторов постоянно подвергается критике из-за воздействия на окружающую среду. В процессе добычи интенсивно загрязняется почва, подземные воды и происходят выбросы парниковых газов. Кроме того, в литий-ионных аккумуляторах применяется кобальт, который стоит дорого и добывается в основном лишь в Демократической Республике Конго. Его добыча также сопровождается серьёзным отрицательным воздействием на окружающую среду и здоровье человека. Добыча натрия Na значительно дешевле и не наносит такой ущерб экологии. Дэвид Митлин довольно оптимистично настроен в отношении нового материала для анода. Кроме того, в UT Austin имеются и другие инновации в сфере Na аккумуляторов. Например, твердый электролит, который увеличивает возможность накопления энергии натриевыми аккумуляторами. В ближайшей перспективе, по его мнению, натриевые аккумуляторные батареи смогут удовлетворить растущий спрос на стационарные накопители энергии. В процессе заряда аккумулятора ионы лития или натрия перемещаются от анода к катоду, при разрядке — в обратном направлении. Новый материал анода, разработанный исследователями, является интерметаллическим соединением теллурида сурьмы натрия и металлическим Na NST-Na.
Его изготавливают путем наматывания тонкого листа металлического натрия на порошок теллурида сурьмы.
Полупроводниковый диод Знак анода и катода Каким знаком обозначается «К», каким «А», зависит от того, какая процедура и в какой области рассматривается. В электрохимии есть два устройства, имеющие различие в обозначении знаками: электролизёр и гальванический элемент. При электролизе окислительно-восстановительном химическом взаимодействии под влиянием внешнего ИП минусом «-» обозначают катод.
Именно на нём восстанавливаются металлы, из-за избытка электронов. Знаки зарядов при электролизе В гальваническом элементе окисление происходит без внешнего воздействия электричества. Если взять в качестве примера медно-цинковую батарею, то большое количество электронов минус скапливается на аноде. Они при продвижении по внешней цепи участвуют в восстановлении меди.
Значит, в этом случае положительным электродом будет катод. У гальванических элементов плюсом является катод, минусом — анод. У электролизёров наоборот — плюсом считают анод, минусом — катод. Знаки зарядов у гальванической батареи У полупроводниковых приборов, как знак, так и термин, чётко закреплены за выводами детали.
Анод — это «плюс», катод — это «минус» диода. Почему существует путаница Всё происходит от того, что нет чёткой привязки минуса и плюса к компонентам, которые называются «К» и «А». Ещё Майкл Фарадей придумал простое правило маркировки полярности для этой пары электродов. Что такое анод, по его объяснениям?
Он увеличивает емкость батареи настолько, чтобы добавить к запасу хода еще около 160 км для флагманов рынка вроде Lucid Air Grand Touring с запасом хода 830 км. А будущие версии анода, как обещает компания, станет вдвое эффективнее. Для батарей, которым сейчас на это требуется 60 минут времени, это действительно прогресс. В дальнейшем Sila надеется довести этот показатель до 10 минут. Компания подчеркивает, что Titan Silicon — это уже готовое решение, заменяющее графитовый анод, которое уже применяется в фитнес-браслете Whoop 4.
Внешний источник создаст разность потенциалов между электрическими проводниками, и вне устройства будет вкачивать ток в элемент. На аноде будет плюс, а на катоде — противоположно. Чтобы определить, катод и анод — это плюс или минус, нужно запомнить: в гальванотехнике отрицательным становится анод, а катод — положительный. У электролитов — противоположно. Как определить что минус, а что плюс у диода Особенность диодов такова, что они проводят заряд только в одном направлении. Чтобы не ошибиться, обычно на корпусе обозначены маркировки. В случае отсутствия маркировок чтобы узнать, как все-таки определить полярности анода и катода у диодов, применяют следующие методы. Использование мультиметра. Прибор включается в тест-режим. Если на экране засветились цифровые значения — диод подсоединен по прямому маршруту.
Внешние признаки: ближе к аноду нанесены обозначения в форме точек или кольцевых линий; вытянутая форма устройства — плюс, приплюснутый — минус; Включение питания.
Анод и катод: что это такое, как их определить и запомнить
Тяговые батареи с кремниевыми анодами появятся в 2025 году с ускоренной зарядкой и повышенной плотностью энергии. При удалении отрицательно заряженных частиц из электрического проводника на нем создается анод, а при нагнетании отрицательно заряженных частиц на электрический проводник – катод. Отрицательно заряженные ионы хлора притягиваются к положительно заряженному электроду — аноду.
Электролиз растворов и расплавов
Сейчас вокруг нас появляется все больше портативных электронных устройств — они способны решать любые задачи здесь и сейчас. В каждом есть аккумулятор, который необходимо быстро и многократно заряжать, чтобы сохранять их мобильность. Классические литий-ионные батареи с графитовым анодом не справляются с такой задачей и выходят из строя, образуя дендриты — наросты в виде шипов, замыкающие аккумулятор изнутри. Поэтому необходимо найти материалы, которые обладают высокой энергоемкостью и способны выдерживать много циклов перезарядки без поломок в течение длительного времени. В качестве перспективного класса соединений для анодов ученые рассматривают органические полимеры на основе переходных металлов, например, никеля или железа.
Одно из таких соединений — одномерный полимер тетрааминобензола с никелевым координационным центром NiBTA. Научные группы неоднократно пытались исследовать анод из NiBTA, чтобы понять, что происходит с соединением в батареях.
Если мы теперь каким-нибудь образм зарядим сетку положительно на рис. В этом случае сетка как бы помогает аноду притягивать этектроны. Подгоняемые этой добавочной силой электроны устремятся к аноду в гораздо большем количестве, ток в анодной цепи будет гораздо сильнее, чем в том случае, когда сетка не была бы заряжена положительно. И чем больше этот положительный заряд сетки в случае рис. Рис 5. Сетка заряжена отрицательно.
Если же сетку зарядить отрицательно рис. Отрицательный заряд сетки будет мешать аноду притягивать к себе электроны, и чем больше, этот отрицательный заряд в случае рис. При достаточно большом отрицательном напряжении, приложенном к сетке, движение электронов прекратится и тока в цепи анода не будет. Изменяя напряжение, к сетке, можно изменять ток в цепи анода. Самое интересное это то, что ничтожнейшие изменения напряжения на сетке значительно изменяют силу анодного тока. Вот почему и оказалось возможным применить лампу в качестве усилителя.
Источник изображения: Porsche В структуре автоконцерна Volkswagen марка Porsche является одним из локомотивов электрификации модельного ряда, поскольку в премиальном сегменте проще оправдывать сопутствующие этому процессу высокие расходы. Правда, у таких анодов есть существенный недостаток в виде повышенной способности расширяться при абсорбции лития — это сокращает ресурс батарей. Одновременно ведутся работы по повышению содержания никеля в катодах, что позволяет увеличить скорость зарядки и получаемую мощность. Сочетая новый химический состав аккумуляторов и более плотную упаковку, поддерживаемые Porsche специалисты рассчитывают уже в ближайшие годы увеличить запас хода электромобилей до 1300 км.
Некоторого прогресса удастся добиться и на стороне зарядных станций. Их мощность планируется увеличить до 500 кВт, но для этого жидкостному охлаждению придётся подвергать даже зарядные разъёмы, не говоря уже о силовых кабелях. В штате Вашингтон уже в следующем году будет запущено производство анодов на базе кремния, которые увеличат плотность хранения энергии и позволят быстрее восстанавливать заряд. Источник изображения: Mercedes-Benz В этом американском штате, как поясняет Reuters , в середине следующего года появятся два новых предприятия, построенных разными компаниями. Кремний, по замыслу разработчиков, должен постепенно заменить графит в составе анодов современных тяговых аккумуляторов. Часть этих средств будет направлена на запуск предприятия по выпуску анодов в штате Вашингтон, которое начнёт функционировать в следующем году. Основанная 12 лет назад Sila Technologies работает в том же направлении, но её инвесторами являются Mercedes-Benz, дочерняя компания TDK и немецкий концерн Siemens. Марка Mercedes-Benz планирует использовать аноды на основе кремния в тяговых батареях электрического внедорожника EQG, выпуск которого будет налажен в 2025 году. Предприятие по производству анодов в штате Вашингтон компания запустит в следующем году.
В более ранних образцах, которые смогли получить учёные, материал анода имел тенденцию к росту игольчатых нитей, называемых дендритами. Они приводили к короткому электрическому замыканию аккумулятора, а иногда даже к возгоранию. Недавно учёные из Техасского университета в городе Остин, заявили о том, что смогли решить проблему дендритов, а также добились скорости зарядки, у как литий-ионных аккумуляторов. Результаты своего исследования они опубликовали в журнале Advanced Materials. Профессор кафедры машиностроения и лаборатории прикладных исследований в UT — Дэвид Митлин David Mitlin , разработавший новый материал, сказал, что им удалось решить сразу две проблемы. Обычно при более высокой скорости зарядки увеличивается рост дендритов. Поэтому при подавлении роста дендритов можно увеличивать скорость заряда и разряда, говорит Митлин. Профессор кафедры химии в UT — Грэм Хенкельман Graeme Henkelman , принимавший участие в исследовании, отметил, что использовалась компьютерная модель для объяснения уникальных свойств материала с теоретической точки зрения. По его мнению, новый материал интересен тем, что получившийся анод из металлического натрия в теории имеет самую высокую энергетическую плотность среди натриевых анодов, полученных до сих пор. Спрос на стационарные системы хранения энергии для домов, а также аккумуляторные системы, предназначенные для сглаживания перепадов солнечных и ветряных электростанций в сетях, постоянно увеличивается. Масштабная добыча лития для литий-ионных аккумуляторов постоянно подвергается критике из-за воздействия на окружающую среду. В процессе добычи интенсивно загрязняется почва, подземные воды и происходят выбросы парниковых газов.
Аноды для литий-ионных батарей научились получать экологически чисто
электролизе анод заряжен положительно, а катод – отрицательно. Технология заменяет графит, который обычно используют на отрицательно заряженных анодах литий-ионных аккумуляторов электромобилей, на кремний. Главными компонентами литий-ионных батарей являются электроды: отрицательно заряженный анод и положительно заряженный катод. Из сказанного вытекает интересное свойство такой лампы: она пропускает ток только в том случае, когда анод заряжен положительно.
Принцип работы распространенных видов гальванических элементов и аккумуляторов
Катод это электрод, имеющий отрицательный заряд, а анод заряжен положительно. Инженеры создали заряженное полимерное связующее для высокопроизводительного материала анода, которое одновременно стабильно и надежно. Учёным удалось создать стабильный анод из натрия, со скоростью зарядки, сопоставимой с современными литий-ионными аккумуляторами.