Нанотрубки могут подарить миру более качественные аккумуляторы
Ученые из Райсовского университета рассчитывают, что пленки из углеродных нанотрубок помогут им получить более мощные, быстро заряжающиеся литий-металлические батареи – логичную замену для литий-ионных устройств.
Лаборатория Райсовского химика Джеймса Тура показала, что пленки из нанотрубок эффективно предотвращают рост дендритов, традиционно образующихся на незащищенных анодах из металлического лития, сообщает eurekalert.org. Со временем эти структуры могут привести к выходу аккумулятора из строя. Проблема ограничила использование металлического лития в коммерческих продуктах и толкнула ученых на поиск решения.
В отличие от ионных, такие электроды быстрее заряжаются и удерживают примерно в 10 раз больше энергии на тот же объем.
«Один из способов отсрочить рост дендритов в литий-ионных аккумуляторах – снизить скорость их зарядки, — объяснил Тур. – Людям это не нравится. Они хотят ускорить процесс».
Исследователи предложили простой, недорогой и эффективный способ решения проблемы, подробно описанный в Advanced Materials.
«Нужно просто покрыть фольгу из металлического лития пленкой из многостенных углеродных нанотрубок. Она захватывает элемент, меняет цвет с черного на красный и рассеивает ионы», — объяснил Тур.
В результате нарушается целостность структуры. Но это компенсируется попаданием в пленку ионов лития, объяснил соавтор работы, Родриго Салватиерра.
При работе батареи нанотрубки разряжают частицы. Но анод под ними восстанавливает ионы, что позволяет пленке продолжать останавливать рост дендритов. Материал эффективно предотвращал их формирование в течение более 580 циклов зарядки. В опытах использовались батареи с катодом из сульфированного углерода, ранее разработанные лабораторией. Исследователи сообщили, что элементы из металлического лития сохранили 99,8% кулоновской эффективности, измеряющей, как хорошо электроны движутся в системе.
