Новости науки и техники

Учёные построили экспериментальный электрод для литиевого аккумулятора, который удерживает энергию в десять раз дольше и заряжается в десять раз быстрее традиционного аналога. До рынка эта разработка должна добраться за три-пять лет, уверяют её авторы.

Композит из графена и кремния оказался лучшим способом удерживать ионы лития (иллюстрация Xin Zhao, Harold H. Kung et al./ Advanced Energy Materials).

Гарольд Кунг (Harold H. Kung) и его коллеги из Северо-Западного университета сосредоточили свои усилия на аноде литиевой батареи. От его параметров зависит, сколько ионов лития он может удерживать во время зарядки и как быстро он способен их принять.

В обычной батарее анод составлен из огромного множества слоёв графита (фактически тут можно говорить о графене – одноатомных углеродных листах). Такой материал может удерживать один атом лития на каждые шесть атомов углерода.

Исследователи давно пробуют заменить углерод кремнием, тот способен захватывать по четыре атома лития на каждый свой атом. Но в процесс захвата и отдачи лития кремний очень сильно расширяется и сжимается, что приводит к разрушению электрода и быстрому падению ёмкости батареи.

В дальнейшем Гарольд намерен исследовать возможные улучшения в катоде и электролите, чтобы ещё существеннее нарастить возможности аккумуляторов, базирующихся на литии (фото Northwestern University).

Чтобы решить эту проблему, Гарольд и его соратники придумали графено-кремниевый композит. Графеновые листы, между которыми зажаты кластеры из атомов кремния, своей податливостью и подвижностью обеспечили пространство для изменения объёма электрода без его разрушения.

Что до скорости зарядки, то авторы электрода тоже нашли способ поднять её на порядок. С помощью химического процесса они создали в графеновых листах набор отверстий (дефектов в плоскости) поперечником по 10-20 нанометров каждое.

Эти углеродные вакансии значительно повысили скорость диффузии ионов через листы композита, сообщают авторы новинки в журнале Advanced Energy Materials.

Окна в углеродных слоях позволяют литию быстрее достигать внутренних слоёв бутерброда, нежели это происходит в обычном электроде.

Все вместе эти инновации позволили существенно поднять параметры батареи. «Даже после 150 зарядов, которые означают год или более работы, эта батарея всё ещё в пять раз более эффективна, чем литиево-ионные аккумуляторы, присутствующие на рынке сегодня», — говорит Кунг.

membrana.ru

• 16/11/2011 03:01 - НАУКА: Смещенный центр
• 16/11/2011 03:01 - НАУКА: Смещенный центр
• 16/11/2011 03:00 - НАУКА: Все цвета квазара
• 16/11/2011 03:00 - ТЕХНОЛОГИИ: На все четыре стороны
• 16/11/2011 01:00 - Начались столкновения ядер свинца

• 15/11/2011 17:30 - Автомобили будут предупреждать водителей об угрозе инфаркта | TECHNONEWS
• 15/11/2011 17:25 - NETGEAR представила новые системы хранения для домашних пользователей и малого бизнеса | TECHNONEWS
• 15/11/2011 17:21 - Официально представлены материнские платы ECS Black X79 Series под чипы Intel Sandy Bridge-E | TECHNONEWS
• 15/11/2011 16:39 - Солнечная система имела пятую крупную планету?
• 15/11/2011 13:14 - Компания Adobe частично винит Apple в сворачивании Flash Player на мобильной платформе | TECHNONEWS