Инновационные решения в области разработки и внедрения функциональных материалов

+7-499-641-5000

vk@in-cub.ru

Eng

Химические источники тока

Развитие высоких технологий привело к созданию портативных и «умных» электронных устройств, которые могут применяться в самых различных областях человеческой деятельности. При рассмотрении эволюции электронных устройств отчетливо наблюдается тенденция к миниатюризации и повышению функциональности. Это приводит к существенному повышению энергопотребления, что, в свою очередь, требует создания более эффективных и компактных источников (накопителей) энергии.

Литий-ионные батареи являются наиболее часто используемым химическим источником тока. При этом основной спрос на батареи приходится со стороны производителей портативных электронных устройств.

К примеру, количество смартфонов, проданных в 2012 году, составило ~675 млн. штук [1]. Однако в 2014 году мировой объем проданных смартфонов уже составил ~1.2 млрд. штук, что в денежном эквиваленте равно, примерно, 380 млрд.$ [2]. По данным прогноза Statista объем продаж смартфонов в текущем году составит 1,4 млрд. штук. При этом к 2018 году объем возрастет до 1,8 млрд. штук [3].

Однако современные технологии создания литий-ионных аккумуляторов (прежде всего технологии создания электродных материалов) все меньше отвечают требованиям по энергоемкости со стороны производителей высокотехнологичных электронных устройств, что выражается в уменьшении периода работы электронного устройства между моментами подзарядки батареи. Другой существенный недостаток современных накопителей энергии связан с их форм-фактором. В настоящее время, полный размер многих электронных устройств, зачастую ограничивается размерами используемого литий-ионного аккумулятора [4].

В настоящий момент удельная энергия коммерческих литий-ионных батарей не превышает 240 Вт*ч/кг, что, прежде всего, обусловлено удельными характеристиками используемых электродных материалов. В свою очередь, разработка новых электродных материалов, например, на основе металлического лития (анод) и оксида ванадия (катод) может повысить удельную энергию аккумулятора до 300-350 Вч*ч/кг. Стоит подчеркнуть то, что данное значение можно рассматривать предел для электрохимических систем, основанных на интеркаляции ионов лития в структуру электродных материалов.

Проблема увеличения энергоэффективности и стабильности работы накопителей энергии при ограничениях, накладываемых на их форм-фактор, напрямую связана, как с разработкой и исследованием новых активных электродных материалов, так и с изучением новых электрохимических систем, примером которых могут служить литий-серные и литий-воздушные системы.

Наша компания является площадкой как для проведения исследований, направленных на разработку и изучение наноструктурированных материалов для химических источников тока нового поколения, так и для прототипирования портативных накопителей энергии.

 

1. «Batteries & Supercapacitors in Consumer Electronics 2013-2023: Forecasts, Opportunities, Innovation», IDTechEx. 

2. «Global smartphone sales exceed 1.2b units in 2014», GfK (https://www.gfk.com).

3. Данные портала статистики Statista (http://www.statista.com).

4. MRS Bulletin, 36, 523-531, 2011.

Новости