Новый кремниевый анод позволит заряжать литий-ионные батареи за минуты



Новый кремниевый анод позволит заряжать литий-ионные батареи за минуты Научные сотрудники Калифорнийского университета в Риверсайде разработали кремниевый анод, который позволит заряжать литий-ионные батареи в 16 раз быстрее, чем это возможно сейчас. Новая структура этого анода состоит из трехмерных конических скоплений углеродных нанотрубок. Их использование, как отмечают ученые, позволяют батареям держать на 60 процентов больше заряда и при этом быть на 40 процентов легче, чем те батареи, которые используются сейчас. Так как самым распространенным типом батарей являются именно литий-ионные, множество исследователей стараются найти способы повышения их эффективности. И немаловажной ролью в повышении этой эффективности является поиск «идеальных» электродных материалов. В коммерческих батареях анод производится из графитовой модификации углерода с емкостью около 370 мАч/г (миллиампер-часов на грамм). В свою очередь, емкость анода из углеродных нанотрубок практически в три раза выше и составляет около 1000 мАч/г. Однако ученые считают, что отказ от углерода при производстве анодов может оказаться еще перспективнее. Кремний может стать новым идеальным материалом для производства анодов для литий-ионных батарей, так как их емкость может составлять аж 4200 мАч/г, что более чем в 10 раз выше, чем у тех батарей, которые сейчас находятся в продаже. Замена анода в стандартной литий-ионной батарее на кремниевый анод позволяет увеличить емкость ячеек батареи на 63 процента и при этом снизить на 40 процентов их вес. Однако заставить кремниевый анод работать внутри литий-ионной батареи не так уж и просто. Когда кремний начинает взаимодействовать с литием внутри ячейки, он может неоднократно расширяться до 400 процентов, а затем сужаться до своего первоначального состояния. Это приводит к разрушению анода и, как следствие, — выходу батареи из строя. Тем не менее ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде создали новую архитектуру для кремниевого анода литий-ионной батареи, которая позволяет избавиться от проблемы деградации. Все это позволяет не только создавать более легкие и емкие батареи, но и заряжать их гораздо скорее — до 16 раз быстрее, по сравнению с обычными. Новый кремниевый анод позволит заряжать литий-ионные батареи за минуты Трехэтапный процесс создания конических углеродных пучков анода Для создания такого анода ученые сначала взяли графеновую пленку (которая обычно служит токосборником для анодов в коммерческих батареях) и вырастили на ней наноскопические связки нанотрубок. Затем ученые подвергли эти связки воздействию индуктивно-связанной плазмы, которая превратила нанотрубки в связки конической формы. После этого сваренные пучки покрыли аморфным кремнием. Исследователи считают, что плотная связь между покрытой графеном медной пленкой и углеродными нанотрубками существенно улучшают контакт между активным материалом и токосборником, что позволяет одновременно передавать тепло и заряд намного быстрее, чем обычно, и соответственно увеличить эффективность. Литий-ионные батареи с использованием нового анода показали отличную стабильность и скорость при множественных циклах зарядки-разрядки. Аноды смогли достигнуть весьма впечатляющих емкостей в 1954 мАч/г (что в пять раз выше, чем у обычных анодов) и сохранить емкость на уровне 1200 мАч/г при 100-процентном заряде после 230 циклов перезарядки. Если такие батареи поступят в массовое производство, то однажды они позволят нам заряжать наши смартфоны и электромобили в течение нескольких минут, а не часов, как сейчас.


commnetКомментарии

Пожалуйста, войдите / зарегистрируйтесь
или авторизируйтесь через любую соц. сеть, чтобы оставить комментарий.


Похожие новости
Американский студент нашел способ снизить риск возгорания литий-ионных батарей 07 февр. 2014 г.

Американский студент нашел способ снизить риск возгорания литий-ионных батарей

Выпускник Университета штата Вашингтон Ю «Уилл» Ванг под руководством профессора Кэти Жонг разработал новую технологию, которая существенно снижает шанс возгорания литий-ионных батарей. И как бы странно это ни звучало, на идею нужного решения студента...

дальше...

MIT спонсирует разработку литий-ионных батарей нового поколения 23 нояб. 2013 г.

MIT спонсирует разработку литий-ионных батарей нового поколения

Последнее время заметен рост времени работы мобильных устройств. Однако происходит это не ввиду улучшения самих батарей, от которых питаются эти устройства, а лишь за счет повышения энергоэффективности. К счастью, ученые уже во всю разрабатывают новое...

дальше...

Ученые научились восстанавливать литий-ионные батареи при помощи органических материалов 03 окт. 2014 г.

Ученые научились восстанавливать литий-ионные батареи при помощи органических материалов

Благодаря высокой мощности и относительной надежности, литий-ионные аккумуляторы являются эффективным и надежным источником энергии, широко использующимся в современной электронике. Однако у таких аккумуляторов есть существенный недостаток – это очень...

дальше...

ИКАО разъяснила запрет на литий-ионные батареи на борту самолетов 23 февр. 2016 г.

ИКАО разъяснила запрет на литий-ионные батареи на борту самолетов

Перевозку литий-ионных батарей в личных гаджетах пассажиров или членов экипажа пассажирских самолетов никто не запрещал. Такие пояснения дали ТАСС во вторник, 23 февраля, в Международной организации гражданской авиации (ИКАО)...

дальше...

С 1 апреля в самолетах будет запрещено провозить литий-ионные аккумуляторы 23 февр. 2016 г.

С 1 апреля в самолетах будет запрещено провозить литий-ионные аккумуляторы

Международная организация гражданской авиации (ICAO) приняла решение о запрете на провоз литий-ионных аккумуляторов в пассажирских самолетах.В организации заявили, что литий-ионные элементы являются пожароопасными. Запрет вступит в ...

дальше...

На Васильевском острове испытали троллейбус на литий-ионных аккумуляторных батареях 20 мая 2014 г.

На Васильевском острове испытали троллейбус на литий-ионных аккумуляторных батареях

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, 20 мая. /Корр.ИТАР-ТАСС Лев Фролов/. На Среднем проспекте Васильевского острова во вторник прошли испытания троллейбуса на литий-ионных аккумуляторных батареях. Этот «гибрид» троллейбуса легко перестраивался из ряда в ряд и совершал...

дальше...

Стоимость батареи Xiaomi Mi Power 2 на 5000 мАч составит 8 долларов 10 янв. 2018 г.

Стоимость батареи Xiaomi Mi Power 2 на 5000 мАч составит 8 долларов

Стоимость китайской батареи Xiaomi Mi Power 2 мощностью в 5000 мАч составит всего 8 долларов. Дизайн модели заимствован у прошлой версии в 2500 мАч.Энергетический блок состоит из литиево-полимерной батареи ATL, защищенной от царапин алюминиевой оболочкой...

дальше...

Новый смартфон Panasonic Eluga A4 оснащен аккумулятором рекордной емкостью 5000 мАч 08 нояб. 2017 г.

Новый смартфон Panasonic Eluga A4 оснащен аккумулятором рекордной емкостью 5000 мАч

Японская компания Panasonic сделала анонс новой модели смартфона Eluga A4. Основным отличием от своих предшественников у гаджета является рекордный, для такого устройства, размер батареи, который составляет 5000 мАч.Разработчики оснастили смартфон 5,2-дюймовым...

дальше...

гороскоп

Последние новости

Новости на сегодня 18 июня 2019 г.