효율적인 배터리. 무료 기술 라이브러리 뉴스

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효율적인 배터리

13.02.2013

SLAC 국립 가속기 연구소와 스탠포드 대학의 과학자들은 에너지 저장 효율성에 대한 세계 기록을 세웠습니다. 이것은 달걀 노른자를 닮은 특수 전극 디자인을 사용하여 달성되었습니다.

새로운 황 기반 음극은 현재 최고의 상용 리튬 이온 배터리보다 5배 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 또한 최신 리튬 이온 배터리는 일반적으로 80회 충전/방전 주기 후에도 원래 용량의 약 500%를 유지합니다. 결국 이 신기술은 1000번의 충방전 사이클 후에도 높은 배터리 효율을 유지합니다. 덕분에 용량이 크고 가벼우며 내구성이 뛰어난 차세대 배터리를 만드는 것이 가능해졌습니다. 그들은 휴대용 전자 제품 및 전기 자동차에 사용할 수 있습니다.

과학자들은 이론적으로 황이 현재 전극보다 더 많은 리튬 이온을 저장할 수 있고 따라서 훨씬 더 많은 에너지를 저장할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 배터리에 황을 사용하는 데에는 두 가지 문제가 있습니다. 따라서 리튬 이온이 방전 시 전극에 흡수되면 황 원자와 결합하여 배터리 용량을 제한하는 중간 화합물을 생성합니다. 동시에 이온의 유입으로 인해 음극의 부피가 약 80% 증가합니다. 이렇게 하면 전극 표면의 보호 코팅이 깨져 배터리 수명이 단축됩니다.

새로운 기술은 직경 800나노미터의 나노입자 캐소드 생성을 포함합니다. 그들은 달걀 껍질의 달걀 노른자처럼 다공성 이산화티타늄의 단단한 껍질로 둘러싸인 작은 황 입자입니다. "노른자"와 "껍질" 사이에는 유황이 방해받지 않고 팽창할 수 있는 빈 공간이 있습니다. 방전하는 동안 리튬 이온은 껍질을 통과하고 황과 결합하여 단단한 껍질을 깨지 않고 "노른자"와 "껍질" 사이의 공간을 확장하고 채웁니다. 이 경우 껍질은 중간 화합물의 형성으로부터 황을 보호합니다.

실험 동안 새 배터리는 70번의 충전/방전 주기 후에도 1000%의 용량을 유지했으며, 이는 최적화 없이도 가장 진보된 상용 배터리와 일치하고 심지어 초과합니다. 현재 과학자들은 "쉘" 내부에 다른 재료, 특히 실리콘을 추가하는 실험을 계획하고 있습니다.

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과학 기술의 최신 뉴스, 새로운 전자 제품:

양자 얽힘에 대한 엔트로피 규칙의 존재가 입증되었습니다. 09.05.2024

양자역학은 신비한 현상과 예상치 못한 발견으로 우리를 계속해서 놀라게 하고 있습니다. 최근 RIKEN 양자 컴퓨팅 센터의 Bartosz Regula와 암스테르담 대학교의 Ludovico Lamy는 양자 얽힘과 엔트로피와의 관계에 관한 새로운 발견을 발표했습니다. 양자 얽힘은 현대 양자 정보 과학 및 기술에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 구조가 복잡하기 때문에 이해하고 관리하는 것이 어렵습니다. 레굴루스와 라미의 발견은 양자 얽힘이 고전 시스템의 엔트로피 규칙과 유사한 엔트로피 규칙을 따른다는 것을 보여줍니다. 이 발견은 양자 정보 과학 및 기술에 새로운 관점을 열어 양자 얽힘과 열역학과의 연관성에 대한 이해를 심화시킵니다. 연구 결과는 얽힘 변환의 가역성 가능성을 나타내며, 이는 다양한 양자 기술에서의 사용을 크게 단순화할 수 있습니다. 새로운 규칙 열기 ...>>

미니 에어컨 소니 레온 포켓 5 09.05.2024

여름은 휴식과 여행을 위한 시간이지만 종종 더위가 이 시간을 참을 수 없는 고통으로 만들 수 있습니다. 사용자에게 더욱 편안한 여름을 선사할 소니의 신제품 Reon Pocket 5 미니 에어컨을 만나보세요. 소니는 더운 날 몸을 식혀주는 독특한 장치인 Reon Pocket 5 미니 컨디셔너를 출시했습니다. 목에 걸기만 하면 언제 어디서나 시원함을 느낄 수 있다. 이 미니 에어컨에는 작동 모드 자동 조정 기능과 온도 및 습도 센서가 장착되어 있습니다. 혁신적인 기술 덕분에 Reon Pocket 5는 사용자의 활동과 환경 조건에 따라 작동을 조정합니다. 사용자는 블루투스로 연결된 전용 모바일 앱을 이용해 쉽게 온도를 조절할 수 있다. 또한 미니에어컨을 부착할 수 있는 특별 디자인의 티셔츠와 반바지도 준비되어 있어 더욱 편리합니다. 장치는 오 ...>>

우주선을 위한 우주 에너지 08.05.2024

새로운 기술의 출현과 우주 프로그램 개발로 인해 우주에서 태양 에너지를 생산하는 것이 점점 더 실현 가능해지고 있습니다. 스타트업 Virtus Solis의 대표는 SpaceX의 Starship을 사용하여 지구에 전력을 공급할 수 있는 궤도 발전소를 만들겠다는 비전을 공유했습니다. 스타트업 Virtus Solis는 SpaceX의 Starship을 사용하여 궤도 발전소를 건설하는 야심찬 프로젝트를 공개했습니다. 이 아이디어는 태양 에너지 생산 분야를 크게 변화시켜 더 쉽게 접근할 수 있고 더 저렴하게 만들 수 있습니다. 스타트업 계획의 핵심은 스타십을 이용해 위성을 우주로 발사하는 데 드는 비용을 줄이는 것이다. 이러한 기술적 혁신은 우주에서의 태양 에너지 생산을 기존 에너지원에 비해 더욱 경쟁력 있게 만들 것으로 예상됩니다. Virtual Solis는 Starship을 사용하여 필요한 장비를 제공하여 궤도에 대형 태양광 패널을 구축할 계획입니다. 그러나 주요 과제 중 하나는 ...>>

강력한 배터리를 만드는 새로운 방법 08.05.2024

기술이 발전하고 전자제품의 사용이 확대됨에 따라 효율적이고 안전한 에너지원을 만드는 문제가 점점 더 시급해지고 있습니다. 퀸즈랜드 대학의 연구원들은 에너지 산업의 지형을 바꿀 수 있는 고출력 아연 기반 배터리를 만드는 새로운 접근 방식을 공개했습니다. 기존 수성 충전 배터리의 주요 문제점 중 하나는 전압이 낮아 현대 장치에서의 사용이 제한되었다는 것입니다. 그러나 과학자들이 개발한 새로운 방법 덕분에 이러한 단점은 성공적으로 극복되었습니다. 연구의 일환으로 과학자들은 특수 유기 화합물인 카테콜에 눈을 돌렸습니다. 배터리 안정성을 높이고 효율을 높일 수 있는 중요한 부품임이 밝혀졌습니다. 이러한 접근 방식으로 인해 아연 이온 배터리의 전압이 크게 증가하여 경쟁력이 향상되었습니다. 과학자들에 따르면 이러한 배터리에는 몇 가지 장점이 있습니다. 그들은 b를 가지고 있다 ...>>

따뜻한 맥주의 알코올 함량 07.05.2024

가장 흔한 알코올 음료 중 하나인 맥주는 마시는 온도에 따라 고유한 맛이 변할 수 있습니다. 국제 과학자 팀의 새로운 연구에 따르면 맥주 온도가 알코올 맛에 대한 인식에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 재료 과학자 Lei Jiang이 주도한 연구에서는 서로 다른 온도에서 에탄올과 물 분자가 서로 다른 유형의 클러스터를 형성하여 알코올 맛의 인식에 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다. 저온에서는 더 많은 피라미드 모양의 클러스터가 형성되어 "에탄올" 맛의 매운 맛을 줄이고 음료의 알코올 맛을 덜 만듭니다. 반대로 온도가 높아질수록 클러스터가 사슬 모양으로 변해 알코올 맛이 더욱 뚜렷해집니다. 이는 바이주와 같은 일부 알코올 음료의 맛이 온도에 따라 변하는 이유를 설명합니다. 획득된 데이터는 음료 제조업체에 새로운 전망을 열어줍니다. ...>>

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바다에서 온 천왕성 19.05.2013

과학자들은 기존 유사체보다 4배 더 효율적으로 바닷물에서 우라늄을 수집하는 특수 유기금속 메쉬를 만들었습니다.

노스캐롤라이나 대학의 화학 교수 Wenbin Lin이 이끄는 연구원들은 바닷물에 용해된 우라늄 이온을 수집할 수 있는 유기금속 네트워크를 개발했습니다. 지금까지 해수에서 우라늄을 "낚시"하는 가장 진보된 기술은 합성 섬유로 간주되었으며 표면에 우라늄을 결합하는 특수 화학 물질이 적용되었습니다.

대조적으로, 실험실 테스트에서 새로운 메쉬는 최소 4배 더 효율적으로 작동하고 물에서 핵연료 원료를 쉽게 추출합니다. 미래에 이 기술은 원자로에 값비싼 연료의 대체 공급원을 제공할 뿐만 아니라 방사성 물질로 오염된 물을 처리하는 데 사용될 수 있습니다.

유기 금속 구조는 가스 저장 및 물질 혼합물의 분리를 포함하여 많은 기술 응용 분야에서 매우 유망한 것으로 간주됩니다. 유기금속 재료의 구조는 다양한 목적에 맞게 맞춤화할 수 있습니다. 예를 들어 다공성 구조는 많은 상업용 흡착제에 사용됩니다. 또한 유기 폴리머와 마찬가지로 유기 금속 구조는 다양한 특정 분자에 결합하도록 "훈련"될 수 있습니다.

전 세계 바다에는 약 4억 톤의 우라늄이 용해되어 있습니다. 이는 육지의 모든 우라늄 매장량보다 약 600개 많은 양입니다. 그러나 바닷물에서 우라늄을 추출하는 것은 3ppb(parts per billion)라는 낮은 농도로 인해 극히 어렵습니다. 현대의 채광 기술은 매우 많은 양의 플라스틱 흡착제를 사용해야 하며, 이는 플라스틱으로 인한 대규모 해양 오염으로 이어질 것입니다. 이 플라스틱은 몇 주 동안 바닷물에 있어야 하며 이 시간 동안 우라늄 외에도 많은 다른 "쓸모없는" 이온이 흡착제에 들어갈 것입니다. 이 모든 것이 물에서 우라늄을 추출하는 작업을 매우 힘들고 비용이 많이 드는 작업으로 만듭니다. 숫자로 보면 다음과 같습니다. 현대적인 방법으로 바다에서 채굴된 1000kg의 우라늄은 현재 시장 가격의 약 2000~10배인 20kg당 XNUMX~XNUMX달러입니다.

새로운 재료는 훨씬 더 효율적이기 때문에 차이를 만들 수 있습니다. 그래서 실험실에서 유기금속 흡착제 1g이 좋은 지표인 우라늄 200mg 이상을 포집할 수 있었습니다. 개발자들은 새로운 기술이 해수에서 우라늄을 추출하는 비용을 크게 줄일 수 있다는 점에 주목합니다. "바다" 우라늄이 "육지" 우라늄보다 2배 비싸더라도 다양한 경제적, 정치적 이유 때문에 이미 경쟁력이 있을 것입니다.

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