Случайно созданные наночастицы могут продлить жизнь литий-ионных батарей

Случайно созданные наночастицы могут продлить жизнь литий-ионных батарей

Новое исследование MIT может обновить технологию литий-ионных аккумуляторов, открывая дорогу для дальнейшие улучшений без необходимости создавать новую платформу. Открытие стало возможным благодаря случайно созданным синтетическим наночастицам металла, которые могут решить некоторые устоявшиеся проблемы аккумуляторов. Испытания показали, что наночастицы могут удерживать заряд до четырех раз дольше после длительного срока службы эксплуатации, а это значит, что батарея сможет выдерживать больше зарядных циклов.

Не так давно ученые обнаружили, что главная причина, по которой литий-ионные аккумуляторы теряют емкость со временем, связана с расширением и сжатием графитовых электродов на обоих концах. Когда загруженный электронами ион лития проходит свой путь по электроду он может прилипнуть к нему там, где он сжимается и расширяется. Таким образом ионы лития удаляются из системы, что и снижает емкость.

Ученые уже  пытались заменить графит, в частности, алюминием. Но, как правило, он расширялся и сжимался слишком часто и создавал лишнее покрытие при контакте с воздухом. Исследователи из Массачусетского технологического института пытались решить эту проблему с помощью наночастиц алюминия, и это привело их к идее обработки наночастиц в смеси серной кислоты и оксисульфата титана с целью заменить покрытие алюминия оксида, которое вступает в реакции с воздухом, более практичным титаном.

Интересное явление произошло, когда команда случайно продержала образец алюминия в растворе на несколько часов дольше, чем требовалось. Это привело к образованию яйцеобразных наночастиц, в которых ядро из алюминия было покрыто оболочкой из диоксида титана. Еще более важным оказало наличие небольшого пространства между «желтком» и «белком», что позволило алюминию расширяться и сжиматься, не затрагивая титановую оболочку. Это значит, что алюминий может участвовать в обычном цикле заряда-разряда без захвата и удаления ионов лития.

Поэтому главным полезным последствием оплошности ученых является не титановая оболочка, которая образовалась бы в любом случае, а наличие столь важного внутреннего пространства. И хотя команда не рассчитывала создать нечто подобное, им хватило проницательности, чтобы поэкспериментировать с частицами, а не утилизировать их.

Такое открытие может помочь литий-ионным батареям продержаться дольше. Полностью альтернативные технологии, такие как углеродные элементы или супер-конденсаторы на слуху уже много лет, но практического применения им пока не нашли. Многие производители понимают, что сейчас выгоднее совершенствовать существующую технологию, а не внедрят новую. Как долго это будет оставаться возможным, зависит от того, насколько быстро будут расти наши энергетические потребности.

 

Источник extremetech

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top