Батарея состоит в основном из трех компонентов: положительного электрода, отрицательного электрода и электролита. Когда аккумулятор заряжается, ионы лития вытекают из положительного электрода и достигают отрицательного электрода через кристаллическую структуру и электролит, где они хранятся. Чем быстрее происходит процесс, заряжается аккумулятор. Чем быстрее скорость.
При поиске новых электродных материалов исследователи часто пытаются уменьшить частицы, но трудно изготовить практическую батарею, содержащую наночастицы: электролит будет генерировать больше ненужных химических реакций, поэтому срок службы батареи невелик, и Стоимость изготовления также высока. Вольфрамовый оксид тантала, используемый в новейших исследованиях, имеет твердую и открытую структуру разряда, которая не захватывает интеркалированный литий и имеет больший размер, чем многие другие электродные материалы.
Первый автор исследования, кент Гриффит, постдоктор из Кембриджского университета, объяснил: «Многие материалы для батарей основаны на тех же двух или трех кристаллических структурах, но эти оксиды вольфрама тантала принципиально отличаются. Оксиды через кислород», Столбы остаются открытыми, позволяя ионам лития проходить через них в трех измерениях, что означает, что через них могут проходить более ионы лития и с большей скоростью. Измерение также показывает, что скорость, с которой ионы лития проходят через оксид, лучше, чем Материал электрода на несколько порядков выше.
Гриффит говорит: «Многие структуры наночастиц требуют многократных шагов для синтеза, но эти оксиды просты в изготовлении и не требуют дополнительных химических веществ или растворителей. '
В настоящее время большинство отрицательных электродов в литиево-ионных батареях изготовлены из графита. Графит имеет высокую плотность энергии, но при высокой загрузке он имеет тенденцию образовывать тонкое литиевое металлическое волокно, называемое дендритным, что вызывает короткое замыкание. И заставил аккумулятор загореться и даже взорваться.
Гриффитс сказал: «В высокоскоростных приложениях безопасность важнее любых других условий эксплуатации. Для приложений быстрой зарядки, которые требуют более безопасных альтернатив графита, эти и другие подобные материалы, безусловно, заслуживают внимания. '