Технологическое развитие литиевых батарей не прорывалось много лет. Причина в том, что трудно обеспечить безопасность материала, стабильность и быстрое повторение заряда и разряда при увеличении плотности мощности. Основным виновником затухания является микроскопическая структура. Литые кристаллические ветви Эти острые игольчатые структуры могут пробивать диафрагму ячейки, вызывая короткое замыкание или даже огонь. Один из способов ограничить его рост - контролировать скорость зарядки батареи. Но в то время, когда темп жизни ускоряется, Такой компромисс неприемлем.
Этот прорыв в технологии батарей ориентирован на новый анодный материал, покрытый углеродной нанопленкой.
Хорошей новостью является то, что ученые из Университета Райса нашли хороший способ удвоить емкость в настоящее время широко используемых литий-ионных батарей.
Раньше в некоторых лабораториях использовалось волокно кевлара для ограничения роста кристаллических ветвей или для использования нового типа электролита (химический раствор, несущий заряд).
Уже в прошлом году одна и та же исследовательская группа в Университете Райса разработала литиевую металлическую батарею из асфальта, которая имеет более высокую скорость зарядки и более устойчива к образованию кристаллических ветвей.
Теперь исследовательская группа сделала шаг вперед, внедряя углеродные нанопленки. Она используется для покрытия литиево-металлических анодов для батарей, которые используются для более эффективного погружения кристаллических ветвей, подобно тому, как удерживать тяжелые предметы на газонах для подавления сорняков.
Сравнительная таблица: правая сторона представляет собой металлический анод без пленки углеродного нанотрубки, чтобы ограничить ветвь кристалла лития.
Эта пленка поглощает ионы лития от анода и распределяет их во время зарядки, но все это не влияет на скорость зарядки аккумулятора. Соавтор исследования Родриго Сальвайтерера сказал:
Роль пленки углеродных нанотрубок заключается в распространении осажденного литиевого металла с образованием гладкого слоя без кристаллических ветвей.
Такие улучшения не ограничивают скорость зарядки таких батарей и даже с высокой надежностью используют высокоскоростной заряд и разряд.
После развертывания новых компонентов на прошлогодних асфальто-литиевых батареях исследователи обнаружили, что после более чем 580 циклов они смогли предотвратить рост кристаллических ветвей. Кроме того, кулоновская эффективность батареи поддерживалась на уровне 99,8%, а готовый продукт был легче изготовлен.
Слева - химик Джеймса-химик Джеймс Тур, выпускник Глэдис Лопес-Сильва, и докторант-исследователь Родриго Сальвайтерра.
Тем не менее, Salvatierra объяснила: по сравнению с более ранними асфальтовыми батареями у него есть несколько разных мест.
Во-первых, мы использовали пленку углеродных нанотрубок для модификации сплошной литиевой металлической фольги. Эти два материала уже подготовлены для использования батареями.
Во-вторых, в электродах, полученных из асфальта, металл лития должен быть электрохимически осажден для использования в полном блоке батарей.
В конце концов, батарея с этим новым анодом может хранить в 3-5 раз больше электричества, чем коммерчески доступные продукты. Даже если он оставлен на один месяц, потеря заряда незначительна. Другими словами, это будет надежное долговременное хранение. Может быть решение.
