Современная химия




Разработаны литий-ионные батареи рекордной емкости с кремниевыми анодами

разработаны литий-ионные батареи рекордной емкости с кремниевыми анодами

Возможность замены миллионов автомобилей по всему миру работающих на углеводородном топливе, на электромобили, представляет огромные экономические и экологические дивиденды. Но это также ставит задачу разработки технологий следующего поколения, необходим аккумулятор с гораздо большей плотностью энергии. Кремниевые анодовы в литий-ионных батареях - очень перспективный вариант.

На сегодняшний день, электромобили оснащаются никель-металл-гидридными аккумуляторными батареями. Они тяжелые, громоздкие, и обладают слишком низкой удельной энергией, около 80 ватт часов на килограмм (Вт ч / кг), для дальних поездок. Литий-ионные аккумуляторы, которые широко применяются в портативной электронике, обладают большими возможностями. Состоящие из трех основных компонентов: графитового анода, катода и электролита (литиевой соли растворенной в органическом растворителе), графитовый анод обладает удельной мощностью около 350 мАч / г. Литий-ионные аккумуляторы с графитовыми анодами показывают содержание удельной энергии более 160 Вт ч / кг, что вдвое больше никель-металл-гидридных.

Если мы хотим увеличить пробег электрических транспортных средств, у нас должны быть гораздо более мощные батареи, как минимум в два раза мощнее, литий-ионных аккумуляторов с графитовыми электродами - говорит д-р Джейсон Чжан, исследователь из PNNL.

Одним из факторов, сдерживающих разработку литий-ионных батареи, является их графитовый анод. Литий проникает в графит при зарядке батареи и выводится при ее использовании. Графитовые аноды используются почти во всех литий-ионных батареях, но последние исследования показали, что лучшим решением для анода является кремний. Предполагаемая мощность таких аккумуляторов может быть до 10 раз большей, чем у графитовых, хотя пока достигли только двойного увеличения емкости. Однако, дает о себе знать та же проблема - поглощение лития и расширение при этом во время зарядки, вследствие чего кремний быстро разрушается.
Задача исследователей PNNL: воспользоваться преимуществами высокой емкости кремния, и найти способ сохранения анода от разрушения при циклах зарядки - разрядки.

Чжан и команда исследователей поставили перед собой задачу по созданию структуры кремниевых частиц, которая позволит сохранить целостность элемента при эксплуатации. Для увеличения прочности они наноструктурировали пористый кремний, химически осадили пары углерода, образовав пленку на поверхности и нанесли очень упругую сажу марки Ketjen Black , для улучшения электропроводности. Ученые разместили эти аноды между графеновыми плоскими листами, для поддержания сильного электрического контакта между частицами кремния.
После проверки таких анодов в лаборатории обнаружилось, что они обладают обратимой мощностью более 1600 мА ч / г после 40 циклов зарядки - разрядки. Это более чем в два раза превышает мощность обычных литий-ионных батарей с графитовыми анодами.

Команда исследователей продолжает работу над улучшением производительности и устойчивости кремниевых анодов от 40 - 50 циклов сегодня, до 500 циклов. Одним из решений может быть разработка лучшего связующего, которое сможет увеличить механическую прочность и электропроводность.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Новинки полимеров:

СИЛИКОНОАКРИЛАТНЫЕ АДГЕЗИВЫ

News image

Одним из способов образования связей с пластмассовыми подложками с очень низкой энергией поверхности является осуществление реакций с участием или в...

БУМАГА ВМЕСТО ХОЛОДИЛЬНИКОВ

News image

Израильские исследователи из Бар-Иланского Университета совместно с коллегами из Красноярского Института химии и химических технологий, разработали ...

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ГОРНОЙ ДОБЫЧЕ

News image

Руда добывается либо подземной проходкой выработки по породе, либо же снятием слоя за слоем почвы и прохождением сквозь горные породы с помощью техн...

ПОЛИБУТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ

News image

Перспективой для дальнейшего развития производства и применения полибутилентерефталат является отсутствие в его структуре хлорсодержащих агентов и с...

Новые продукты оргсинтеза:

ПОЛУЧЕНИЕ ЛЬНЯНОГО МАСЛА

News image

Льняное масло относится к быстровысыхающим маслам, так как легко полимеризуется в присутствии кислорода воздуха («высыхает»). Эта способность обусловлена высоким содержанием ненасыщенных жирных кисл...

АСПАРТАМ (E-951): мнимая и реальная опасность

News image

FDA официально объявил генетически модифицированный нейротоксин - аспартам, широко известный как Nutrasweet, искусственным подсластителем .

ПИЩЕВЫЕ КРАСИТЕЛИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

News image

Всего в России производством пищевых красителей занимаются 5 предприятий. Это – ЭкоКолор, Гиород, Экоресурс, Тереза-Интер, Биолайн.

Авторизация



YOU ARE HERE: Главная - Новости неорганической химии - Разработаны литий-ионные батареи рекордной емкости с кремниевыми анодами

Великие химики:

КАРНО (Carnot), Никола Леонар Сади

News image

Французский физик и военный инженер Никола Леонар Сади Карно, один из основателей термодинамики, родился в Париже в семье видного государственного д...

ГАБЕР (Haber), Фриц

News image

Немецкий химик Фриц Габер родился в г. Бреслау (ныне г. Вроцлав, Польша) и был единственным сыном Зигфрида Габера и его первой жены, его кузины Паул...

Институты химии:

Институт проблем переработки углеводородов СО РАН

News image

Основной целью Института является выполнение фундаментальных научных исследований и прикладных разработок по следующим основным направлениям научной...

Институт катализа им. Г.К. Борескова

News image

Институт катализа был основан в 1958 году в составе Сибирского отделения Академии наук СССР. Создателем и первым директором Института вплоть до 1984...