«Наноцепи» могут улучшить характеристики батарей
Ученые из Университета Пердью показали, что «наноцепи» способны повысить емкость аккумуляторов, ускорить их зарядку.
Исследователи предложили способ реструктуризации материалов, способных содержать большое количество ионов лития, сообщает eurekalert.org. Такие структуры – перспективное сырье для катодов, повышающее длительность работы аккумулятора. Но литий-емкие материалы слишком тяжелые или имеют неправильную форму, мешающую заменить ими графит. Проект команды Университета Пердью предлагает решение проблемы, позволяющее продлить срок службы, повысить стабильность и ускорить зарядку батарей.
Выводы специалистов представлены в Applied Nano Materials. Ученые предложили сетевидную структуру, «наноцепь», из антимония – металлоида, увеличивающего зарядную емкость литий-ионных устройств.
Специалисты сравнили новую структуру с графитовыми электродами. Оказалась, что 30-минутная зарядка кнопочной батареи с первой удваивала литий-ионную емкость на 100 циклов.
Некоторые аккумуляторы уже используют для катодов углеродно-металлические композиты, напоминающие антимоний. Но материалы расширяются до 3 раз, поглощая ионы лития, делая устройства небезопасными.
«Вы стремитесь адаптировать такие изменения», — сказал адъюнкт-профессор Вилас Пол.
Используя восстанавливающий и ядрообразующий агенты, ученые соединили частицы антимония в наноцепь, сдерживающую требуемое расширение. Первое вещество, аммиак-боран, создает в структуре поры, адаптирующие изменения и подавляющие разрушение электрода. Исследователи применили восстанавливающий агент к нескольким соединениям антимония. Они обнаружили, что только в комбинации с хлоридом он создает наноцепь.
Структура обеспечивает стабильную литий-ионную емкость минимум на 100 циклов.
«Мы не наблюдали значительных изменений между первой и сотой зарядкой, — сказал Пол. – Нет причин считать, что характеристики ухудшатся после 102-го цикла».
Наноцепь из антимония синтезировал аспирант Генри Хаманн. Ее электрохимические свойства протестировал Яссил Родригес. На следующих этапах авторы планируют экспериментировать с более крупными аккумуляторами.
