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:

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЖКХ

News image

По оценкам ЦЭНЭФ, реализация энергосберегающих мер в ЖКХ может привести к экономии энергии до 70%. Повышение энергоэффективности всей отрасли ЖКХ с ...

ПОКРЫТИЯ из ПОЛИВИНИЛИДЕНФТОРИДА (PVDF)

News image

PVDF обладает долговременной устойчивостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, прекрасной устойчивостью к воздействию сильнодействующих химических...

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

News image

- В 2010 г. наблюдательный совет РОСНАНО одобрил участие Корпорации в проекте по расширению производства модификатора асфальтобетонных смесей «Унире...

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...

Новые продукты оргсинтеза:

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...

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА АНИЛИНА

News image

В 1872 г. русским ученым М.М. Зайцевым была открыта реакция восстановления нитросоединений водородом в присутствии катализаторов

ГЛИОКСАЛЕВАЯ КИСЛОТА: свойства и применение

News image

Глиоксалевая кислота есть первый член в ряду альдегидокислот, который представляется единственной возможной α-альдегидокислотой. Эту кислоту удалось получить лишь в виде гидрата с одной моле...

Авторизация



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

Великие химики:

ГЕСС (Hess), Герман Иванович

News image

Русский химик Герман Иванович (Герман Генрих) Гесс родился в Женеве в семье художника, который вскоре переехал в Россию. В 15-летнем возрасте Геcc у...

ВИСЛИЦЕНУС (Wislicenus), Иоганн Адольф

News image

Немецкий химик Иоганн Адольф Вислиценус родился в Клейнехштедте, близ Галле, в семье известного протестантского пастора и богослова Густава-Адольфа ...

Институты химии:

Институт химии твердого тела УрО РАН

News image

Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии Наук (ИХТТ УрО РАН) - один из ведущих научных центров фундаментальных и прикла...

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...