Експериментальний електрод для літієвого акумулятора, який утримує енергію в десять разів довше і заряджається в десять разів швидше традиційного аналога

Вчені побудували експериментальний електрод для літієвого акумулятора, який утримує енергію в десять разів довше і заряджається в десять разів швидше традиційного аналога. До ринку ця розробка повинна дістатися за три-п’ять років, запевняють її автори. Гарольд Кунг (Harold H. Kung) і його колеги з Північно-Західного університету зосередили свої зусилля на аноді літієвої батареї. Від його параметрів залежить, скільки іонів літію він може утримувати під час зарядки і як швидко він здатний їх прийняти.

У звичайної батареї анод складений з безлічі шарів графіту (фактично тут можна говорити про графені – одноатомних вуглецевих аркушах). Такий матеріал може утримувати один атом літію на кожні шість атомів вуглецю.

Дослідники давно намагаються замінити вуглець кремнієм, той здатний захоплювати за чотири атома літію на кожен свій атом. Але в процес захоплення і віддачі літію кремній дуже сильно розширюється і стискається, що призводить до руйнування електрода і швидкого падіння ємності батареї.

Щоб вирішити цю проблему, Гарольд і його соратники придумали графено-кремнієвий композит. Графенові листи, між якими затиснуті кластери з атомів кремнію, своєю податливістю і рухливістю забезпечили простір для зміни обсягу електрода без його руйнування.

Що до швидкості зарядки, то автори електрода теж знайшли спосіб підняти її на порядок. З допомогою хімічного процесу вони створили в графенових аркушах набір отворів (дефектів в площині) поперечником по 10-20 нанометрів кожне.

Ці вуглецеві вакансії значно підвищили швидкість дифузії іонів через листи композиту, повідомляють автори новинки в журналі Advanced Energy Materials.

Вікна у вуглецевих шарах дозволяють літію швидше досягати внутрішніх шарів бутерброда, ніж це відбувається в звичайному електроді.

Всі разом ці інновації дозволили істотно підняти параметри батареї. «Навіть після 150 зарядів, які означають рік або більше роботи, ця батарея все ще в п’ять разів більш ефективною, ніж літієво-іонні акумулятори, присутні на ринку сьогодні», — говорить Кунг.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *