Ученые изобрели необычный способ модернизации литий-ионных аккумуляторов


Исследователи из департамента энергетики Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США обнаружили, как можно существенно улучшить литий-ионные аккумуляторы. Сделать это предлагается весьма оригинальным способом, прибегнув в том числе и к самым неожиданным материалам — мылу и воску.

Интересно

Знаете ли вы, что ...

Еще за миллионы лет до того, как человек начал использовать принцип реактивного движения, им уже вовсю пользовалось такое существо, как каракатица. Реактивную тягу она создает благодаря тому, что с большой скоростью выталкивает воду из своей мантии, что позволяет ей передвигаться с довольно большой скоростью

Смотрите также

  • В США состоялась презентаци ... В Стэнфордском университете США состоялась презентация нового ре ...   подробно
  • Ученые создали антилазер Пятьдесят лет спустя после того, как физики изобрели лазер, кото ...   подробно
  • Ученые изобрели биотоливо и ... Ученые Университета Напье в Эдинбурге (Шотландия) изобрели биото ...   подробно
  • Пластыри будут делать из на ... По словам китайских ученых, бумага из оксида графена обладает вы ...   подробно

Новинки

другие новинки
PODClubИзобретения → Ученые изобрели необычный способ модернизации литий-ионных аккумуляторов



Как известно, к трем основным компонентам литий-ионного аккумулятора относятся два электрода — анод и катод, а также электролит. Положительно заряженный анод изготавливается из графита, а катод (заряжен отрицательно) часто выполняется из оксидов металлов — например кобальта и никеля. В свою очередь электролит — это литиевая соль в органическом растворителе.

Несмотря на свое широкое распространение, обычные литий-ионные батареи не могут похвастаться длительной работой после полной подзарядки, сохранением одинаковой работоспособности на протяжении всего жизненного цикла и тому подобным. В чем проблема? Возможно, в катоде. Хотя оксиды кобальта и никеля уже давно применяются при изготовлении отрицательных электродов батарей и в целом нормально справляются со своей функцией, специалистам американской лаборатории захотелось большего.

В первую очередь они рассмотрели дешевые металлы, которые в чем-то проигрывают кобальту и никелю, вроде марганца и железа, предложив их модернизировать. Второй важный момент — при изготовлении катодов они решили перейти от оксидов к фосфатам металлов, которые в теории должны работать стабильнее. В конечном счете эксперименты решено было проводить с фосфатом марганца-лития.

Раньше точно такие же мысли приходили в голову другим ученым, однако ничего путного из тех опытов не вышло. При том что в теории фосфат марганца-лития может обеспечить аккумулятору очень высокую емкость в 171 ма ч на грамм материала, до сих пор ученым удалось приблизиться к показателю лишь в 120 ма ч на грамм.

Раздумывая, куда деваются целых 30% емкости, американские исследователи пришли к выводу, что дело в молекулярной структуре катода. При изготовлении этого элемента аккумулятора традиционным способом его структура оказывается хаотичной, и потому электрод справляется со своей задачей не очень хорошо.

Чтобы сделать правильный катод, его структуру было решено усовершенствовать настолько, насколько это возможно. Для этого экспериментаторы смешали немного воска и мыла с компонентами электрода, доведя нагревание этой смеси до 400С. В результате парафин, состоящий из длинных прямых молекул, позволил молекулам металлов выстроиться в «линии». А олеиновая кислота (компонент мыла) помогла равномерному распределению кристаллов из них. Выполнив свою благородную миссию, вспомогательные материалы испарились. В то время как получившийся в результате катод начал удивлять своих творцов.

Лучший результат по емкости, максимально близкий к расчетному — 168 ма ч на 1 г материала, — был зафиксирован учеными при медленной зарядке и разрядке усовершенствованного аккумулятора в течение двух дней. И хотя у технологии есть недостаток в виде этой «тугодумности», ее авторы уже поспешили заявить, что при такой емкости будущие батареи смогут весить меньше стандартных аналогов. Кроме того, обещано, что время зарядки будет сокращаться, а сама методика продолжит развиваться.

«Воск и мыло обеспечивают среду для получения модернизированных материалов для катодов. Они позволяют легко экспериментировать с самыми разнообразными дешевыми материалами, которые до этого было трудно использовать в производстве катодов для литий-ионных аккумуляторных батарей», — комментирует разработку один из ее авторов, специалист по материаловедению Дейвон Чой. По его словам, в перспективе аккумуляторы с продвинутыми электродами станут недорогой и более эффективной альтернативой традиционным литий-ионным батареям.

Подготовлено по материалам: dkvartal.ru