Ученые увеличили плотность хранения лития в аккумуляторах

Nature Communications

Команда корейских исследователей разработала способ модификации кремниевых анодов, который позволяет увеличить плотность ионов лития. Результаты работы позволят повысить емкость литий-ионных аккумуляторов. Статья ученых опубликована в журнале Angewandte Chemie.

В последнее время кремниевые анодные материалы, способные хранить в четыре раза больше ионов лития, чем графитовые, привлекают все большее внимание в связи с их потенциальной высокой плотностью заряда. Однако после нескольких первых циклов заряда-разряда батарея с анодом на основе кремния теряет более 20% ионов лития, которые она использует для хранения электроэнергии. Это приводит к существенному снижению емкости батареи.

Для решения этой проблемы ученые ранее применяли метод предварительной загрузки лития, или «предварительной литиации». Он заключается в добавлении дополнительного лития перед сборкой батареи для компенсации потерь лития во время всего цикла работы. Применяемые до сих пор методы, такие как использование порошкового лития, имеют недостатки, связанные с безопасностью и высокой стоимостью.

Корейские исследователи разработали технологию, которая позволяет осуществлять предварительную литиацию с использованием литийсодержащего раствора, а не порошка. Это предотвращает потерю лития в кремниевых анодах. Погружение электрода в специально подобранный раствор всего на пять минут позволяет достичь оптимальной концентрации ионов лития. В отличие от обычного порошкового метода, в результате которого происходит к гетерогенное распределение лития, специально подобранный раствор быстро просачивается в электрод, обеспечивая однородную диффузию лития в оксид кремния.

Предварительно обработанный анод на основе кремния, созданный исследовательской группой, теряет менее 1% активного лития при первых циклах заряда-разряда. Это позволяет сохранить высокую начальную эффективность батареи в 99% и выше. Батарея с анодом, прошедшим предварительную литиацию, показала плотность энергии на 25% выше, чем у аналогичной батареи, использующей графитовый анод, доступный на рынке (406 Вт/кг против 504 Вт/кг).

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