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:

НОВЫЕ ЛИТЬЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

News image

Инновационные технологии, такие как многокомпонентное литье, литье с декорированием в форме и литье со вставками, литье со вспениванием, литье с впр...

БУМАГА ВМЕСТО ХОЛОДИЛЬНИКОВ

News image

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

НОВЫЕ ПОЛИАМИДЫ для МОТОРНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

News image

LANXESS пополнил свой ассортимент продуктом Durethan TP 424-009 (в дальнейшем именуемым как Durethan AKV 30 G HR DUS 023), предназначенным для данны...

АМОРТИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ИЗ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН

News image

Пенополиуретан широко используется благодаря его высоким амортизирующим свойствам, продолжительному сроку службы и хорошей формуемости. Но, с другой...

Новые продукты оргсинтеза:

ЖИДКОСТИ GLYSANTIN®: защита от BASF

News image

Замерзающие стекла автомобилей напоминают нам о наступлении самого холодного времени года. Эксплуатация транспортных средств при низких температурах воздуха предъявляет повышенные требования к охлаж...

ЗАМЕНИТЕЛИ САХАРА: свойства и применение

News image

К традиционной сладкой продукции относятся сиропы из сока сахарного клена и сахарного сорго; из корней цикория и клубней топинамбура, богатых инулином, при гидролизе которого образуется фруктоза (ле...

ГЛУБОКАЯ ПЕРЕРАБОТКА УГЛЯ: перспективы и инновации

News image

В июле 2008 года по инициативе энергетиков администрация Кемеровской области обязала угольные компании Кузбасса сменить приоритеты. Первоочередными стали отгрузки топлива на ТЭЦ, а об исполнении экс...

Авторизация



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

Великие химики:

ВИЛАНД (Wieland), Генрих Отто

News image

Немецкий химик Генрих Отто Виланд родился в Пфорцхайме, в семье фармацевта Теодора Виланда и Элизы (Блом) Виланд. Получив начальное и среднее образо...

ОСТВАЛЬД (Ostwald), Фридрих Вильгельм

News image

Немецкий химик Фридрих Вильгельм Оствальд родился в Риге (Латвия). Он был вторым сыном Готфрида Оствальда, искусного бондаря, и Элизабет (Лойкель) О...

Институты химии:

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН

News image

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН организован в 1957 году в соответствии с Постановлением АН СССР № 607 от 09

Институт химической кинетики и горения

News image

Наш институт работает на стыке наук - в области химической физики. Химическая физика с использованием физических методов и подходов изучает механизм...