«Наноцепи» смогли увеличить емкость и уменьшить время зарядки батареи

Ученые и инженеры Университета Пердью представили метод получения «наноцепей» из материалов, способных хранить большое количество энергии. Это позволит увеличить емкость батарей и ускорить их зарядку. Статья, посвященная разработке, опубликована в журнале Applied Nano Materials.

Емкость литиевых аккумуляторов, которые являются самыми массовыми на сегодняшний день, определяется количеством ионов лития, которое удерживается в материале катода. Однако материалы с более высокой емкостью для хранения ионов лития либо слишком тяжелы, либо не могут внедряться в графит, что является ключевым моментом в работе аккумуляторов.

Но сотрудники Университета Пердью создали сетчатую структуру, называемую «наноцепью», из сурьмы — металла, увеличивающего количество ионов лития в батареях. Исследователи сравнили наноцепочечные электроды с графитовыми и обнаружили, что, когда монетные батареи с первыми заряжались в течение 30 минут, они достигали в два раза большей электрической емкости. Это значение сохранялось на протяжении как минимум 100 циклов заряда-разряда. Больше ста раз ученые не разряжали батарею, так как предположили, что значение емкости и так будет сохраняться достаточно долго.

Некоторые типы коммерческих батарей уже используют углеродно-металлические композиты, подобные анодам из сурьмы, но этот материал может увеличиваться в объеме до трех раз, поскольку он принимает ионы лития. Это приводит к тому, что при зарядке такой батареи возможен взрыв из-за быстрого расширения компонентов.

Используя химические соединения — восстановитель и нуклеатор, — ученые из Университета Пердью соединили крошечные частицы сурьмы в наноцепь, которая должна была «погасить» расширение. Конкретный восстановитель, который используется командой, боразан, отвечает за создание пор внутри наноцепи, которые обеспечивают расширение и подавляют разрушение электрода. Группа ученых применила боразан к нескольким различным соединениям сурьмы, обнаружив, что только ее хлорид позволяет создать «наноцепь».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.