С момента запуска производства литий-ионных аккумуляторов в качестве анода неизменно использовался графит, однако идея заменить его на кремний, в 10 раз более емкий материал, давно бродит среди исследователей. К сожалению, у кремния есть другие проблемы, которые продолжают ограничивать его коммерческое применение. Со временем его производительность падает, кроме того, микроструктура анода быстро разрушается.
Apple позволит отключать замедление айфонов на новой iOS
Кейсы
Мелани Лавридж и ее коллеги обнаружили и протестировали новую смесь анодов из кремния и химически модифицированного графена, которая способна стать более эффективной заменой графитовых анодов для литий-ионных батарей. Преимущество этого материала в том, что такие аноды можно будет производить на фабриках, без использования нанотехнологий и связанных с этим проблем.
Ученые разработали аноды, на 60% состоящие из частиц кремния, на 16% — из нескольких слоев графена, на 14% — из натрия и полиакриловой кислоты и на 10% — из углеродных добавок. Затем проверили их производительность в течение 100 циклов заряда/разряда. Хлопья графена перемешались в аноде и сформировали нечто вроде прочных, но относительно эластичных балок, которые увеличили надежность материала. Графен повысил электрическую проводимость анода и сохранил низкую сопротивляемость в структурно стабильном композите.
Присутствие в смеси нескольких слоев графена позволяет предположить его высокую эффективность в снижении электрохимического сплавления частиц кремния, из-за которого сокращается срок службы батарей, пишет EurekAlert.
100-метровые воздухоочистительные башни избавят города Китая от смога
Идеи
При помощи графена специалистам Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли удалось удвоить емкость литий-серных аккумуляторов, которые при той же массе могут удерживать в 2 раза больше энергии, чем литий-ионные. Параллельно они увеличили и их стабильность.