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:

ТЕХНОЛОГИЯ УСИЛЕНИЯ ЗДАНИЙ УГЛЕВОЛОКНИСТЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

News image

Углеродные волокна (УВ) – органический материал, содержащий 92 - 99,99 % углерода. Углеродные волокна получают путем ступенчатой термообработки разл...

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...

АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ: пластмассы заменяют металл

News image

Одним из примеров успешного решения данной проблемы может служить новый специальный полиамидный ( PA ) продукт Ultramid ® Endure , созданный специал...

О ХОДЕ РЕКОНСТРУКЦИИ ЭП-300 НА «СИБУР-НЕФТЕХИМ»

News image

Весь дополнительный этилен, который будет получен на установке после реконструкции, будет направлен на проектируемый комплекс по производству ПВХ ОО...

Новые продукты оргсинтеза:

НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ «БИОКАДА»: биоаналог ритуксимаба

News image

Эффективность и безопасность российского биоаналога ритуксимаба показана в доклинических исследованиях Биотехнологическая компания «БИОКАД» успешно провела серию экспериментальных исследований, п...

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ НОМЕРНЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ

News image

Продукты органического синтеза и переработки нефти находят применение в различных сферах жизнедеятельности человека.

НОВЫЕ ЗАМЕНИТЕЛИ АРЕ

News image

Кроме того, алкилфенолэтоксилаты применяют в производстве универсальных пигментных концентратов. Это водно-дисперсионные пигментные пасты, предназначенные для колеровки как водно-дисперсионных, так ...

Авторизация



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

Великие химики:

ГАН (Hahn), Отто

News image

Немецкий химик Отто Ган родился во Франкфурте-на-Майне и был одним из трех сыновей Генриха Гана, стекольщика, и Шарлотты Гизе (в девичестве Штуцман)...

ПРИГОЖИН (Prigogine), Илья

News image

Бельгийский химик Илья Пригожин родился в Москве в канун русской революции. У его родителей – инженера-химика Романа Пригожина и музыканта Юлии (Виш...

Институты химии:

Новосибирский институт биоорганической химии СО РАН

News image

Новосибирский институт биоорганической химии СО РАН был организован 1 апреля 1984 года на базе Отдела биохимии Новосибирского института органической...

Учреждение российской академии наук Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РА

News image

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии Наук (акроним ИСМАН) является молодым развивающимся академическим ...