Наночастицы поднимут литий-ионные батареи на качественно новый уровень

Наночастицы поднимут литий-ионные батареи на качественно новый уровень

Литий-ионные аккумуляторы вырабатывают электричество, перемещая ионы между двумя электродами — отрицательно заряженным катодом и положительно заряженным анодом. Но в своем нынешнем состоянии они растянуты до предела. Больше увеличивать потока ионов лития попросту нельзя из-за износа материала анода, который имеет тенденцию к разбуханию и сжатию во время зарядки и разрядки, что приводит к большему напряжению и сокращению срока службы батареи.

Ученые видят решение в виде частиц т.н. «оболочки желтка», которые улучшают способность к циклированию благодаря полым пустотам, приспосабливающимся к изменениям объема при зарядке и разрядке батареи, обеспечивая при этом стабильную внешнюю поверхность. Обмен анодного материала из металлического сплава на аналог из таких частиц долгое время рассматривался как перспективная альтернатива, но изготовление их экономически эффективным способом оказалось проблематичным.

«Специально спроектированные полые наноматериалы существует уже давно, и это в самом деле многообещающий подход для улучшения срока службы и стабильности батарей с высокой плотностью энергии», пояснил автор исследования Мэтью Макдауэлл из Технологического института Джорджии. «Проблема заключалась в том, что синтез таких наноструктур в больших масштабах, необходимых для коммерческого применения, является сложным и слишком дорогостоящим. Наше открытие предлагает более простой и упорядоченный процесс, который может привести к повышению производительности».

Открытие, сделанное Макдауэллом и его коллегами из Georgia Tech, ETH Z?rich и Oak Ridge National Laboratory, начинается с крошечных частиц, в тысячу раз меньших ширины человеческого волоса. Исследователи обнаружили, что нанокристаллы сурьмы, покрытые оксидом, будут самопроизвольно «выдавливаться» во время зарядки аккумулятора, вместо того, чтобы расширяться и сокращаться, как ожидалось.

Этот механизм был подтвержден с помощью электронных микроскопов высокого разрешения. Оказалось, что сурьма включается в процесс через упругий оксидный слой, который позволяет материалу расширяться при поступлении ионов в анод, но при этом создает пустоты при удалении ионов, а не приводит к типичному усадочному поведению.

«Когда мы впервые увидели характерную полость, то сразу поняли, что она может оказать значительный эффект на производительность батареи», пишет Макдауэлл.

Хотя сами по себе наночастицы являются захватывающим открытием, перед командой стоит несколько проблем. Сурьма сама по себе дорога и по этой причине в настоящее время не используется в производстве аккумуляторных электродов. Тем не менее, ученые подозревают, что другие, более дешевые материалы, такие как олово, могут демонстрировать аналогичное поведение. В будущем они надеются изучить возможности большего числа материалов и провести исследования более крупных батарей, чтобы наконец разработать полноценный коммерческий аналог.


Влад Кулиев, Supreme2.Ru

Коды для вставки в блог\форум




Интересные новости
Строительство первого в мире космического отеля начнётся в 2025 годуСтроительство первого в мире космического отеля начнётся в 2025 году
Турция анонсировала разработку ракеты для полета на ЛунуТурция анонсировала разработку ракеты для полета на Луну
Японский миллиардер объявил о наборе 8 человек для полета в космос на корабле МаскаЯпонский миллиардер объявил о наборе 8 человек для полета в космос на корабле Маска
Японцы приблизились к созданию батареек на искусственных алмазах, которые смогут работать сотни летЯпонцы приблизились к созданию батареек на искусственных алмазах, которые смогут работать сотни лет
В Украине официально подтвердили "британский" штамм коронавирусаВ Украине официально подтвердили "британский" штамм коронавируса
Блок рекламы


Похожие новости

Новый пуск и рекорд: в январе SpaceX вывела на орбиту больше спутников, чем всё человечество в любой год до 2013-гоНовый пуск и рекорд: в январе SpaceX вывела на орбиту больше спутников, чем всё человечество в любой год до 2013-го
Новый африканский штамм COVID-19 на 50% заразнее, - исследованиеНовый африканский штамм COVID-19 на 50% заразнее, - исследование
В Германии обнаружили новый вид коронавируса, отличный от другихВ Германии обнаружили новый вид коронавируса, отличный от других
NASA испытало новый компактный луноходNASA испытало новый компактный луноход
В Британии обнаружили еще один новый штамм ковидаВ Британии обнаружили еще один новый штамм ковида
Ученые обнаружили новый штамм коронавирусаУченые обнаружили новый штамм коронавируса
Зонды «Вояджер», которым уже более 40 лет, обнаружили новый тип электронных вспышек СолнцаЗонды «Вояджер», которым уже более 40 лет, обнаружили новый тип электронных вспышек Солнца
ВСУ получили новый радар, который может работать в горах и дистанционноВСУ получили новый радар, который может работать в горах и дистанционно
Уровень диоксида азота в атмосфере упал на 20% с начала годаУровень диоксида азота в атмосфере упал на 20% с начала года
Новый прибор ночного видения позволит иначе взглянуть на поле бояНовый прибор ночного видения позволит иначе взглянуть на поле боя
Последние новости

Подгружаем последние новости