Электролит для аккумулятора следующего поколения создали из дерева

Авторы нового исследования использовали целлюлозу, полученную из древесины, в качестве основы для одного из твердых электролитов. Толщиной с лист бумаги, он может изгибаться и хорошо поглощает энергию во время цикла зарядки.

Unsplash

Исследователи нашли способ превратить волокна целлюлозы, полученной из древесины, в твердый электролит. Он поможет увеличить емкость батарей и продлить срок их службы

Одним из недостатков электролитов, используемых в современных литиевых батареях, является то, что они содержат летучие жидкости, которые могут привести к возгоранию при коротком замыкании устройства и могут способствовать образованию дендритов, которые снижают производительность аккумулятора. Заменить их можно твердыми электролитами, которые можно сделать из негорючих материалов. Это делает устройство менее подверженным образованию дендритов и может открыть совершенно новые возможности в области архитектуры батарей.

Одна из этих возможностей связана с анодом, который в современных батареях состоит из смеси графита и меди. Некоторые ученые рассматривают твердые электролиты как ключевую замену металлическому литиевому аноду. Эта замена может помочь продлить срок службы батарей, увеличить их емкость и рабочий диапазон температур.

Многие из твердых электролитов, разработанных до сих пор, были изготовлены из керамических материалов, которые высокоэффективны для проведения ионов, но не так хорошо выдерживают нагрузки во время зарядки и разрядки из-за своей хрупкой природы. Ученые из Университетов Брауна и Мэриленда искали альтернативу этим электролитам и использовали целлюлозные нановолокна, найденные в древесине, в качестве отправной точки для создания нового электролита для твердых анодов.

Полимерные трубки из древесины авторы объединили с медью, чтобы сформировать твердый ионный проводник. Оказалось, что его проводимость аналогична керамике и в 10-100 раз лучше, чем у других полимерных ионных проводников. По словам исследователей, это связано с тем, что добавление меди создает пространство между полимерными цепями целлюлозы для образования «ионных супермагистралей», что позволяет заряженным частицам лития перемещаться с рекордной эффективностью.

Статья об исследовании опубликована в журнале Nature.