Новий електрод дозволяє удесятеро прискорити заряджання літій-іонних батарей
Для появи акумуляторів наступного покоління дослідникам потрібно постійно експериментувати з альтернативними матеріалами, які можуть забезпечити значний приріст продуктивності. Прикладом цього став прорив вчених із Нідерландів, які розробили літій-іонний елемент живлення з новим електродом із «відкритою та правильною» кристалічною структурою. Насправді це означає збільшення швидкості зарядки вдесятеро.
Аноди сучасних літій-іонних батарей виготовляються із графіту. За багатьма показниками він справляється зі своїм завданням добре, але не може забезпечити швидку зарядку без загрози ушкодження. У пошуках заміни графіту вчені звертаються до пористих матеріалів – у них більша контактна поверхня, а рідкий електроліт забезпечує легше розчинення іонів у твердому електроді. У результаті пристрій заряджається набагато швидше.
Але ця технологія має обмеження. Хаотична структура каналів у пористих матеріалах може спричинити руйнування структури під час зарядки. Це призводить до зниження щільності та ємності батареї, а також погіршує продуктивність акумулятора з кожним циклом. Крім того, виробництво пористих матеріалів потребує сильнодіючих хімічних речовин та виділяє велику кількість відходів, пише New Atlas.
Фахівці з Університету Твенте вважають, що знайшли відповідну альтернативу в особі ніобату нікелю. На відміну від попередніх кандидатів, структура цього кристала «відкрита і правильна», з ідентичнимиповторюваними каналами для транспорту іонів.
Випробування прототипу показало, що такий елемент живлення заряджається вдесятеро швидше, ніж сучасні літій-іонні батареї. Також було встановлено, що ніобат нікелю компактніший, ніж графіт і, тому, має більшу густину енергії. Це означає, що комерційні версії батареї можуть бути легшими і займати менше місця.
У нового анода висока питома ємність – приблизно 244 мА*год/г-1 – а оскільки зміна об’єму всередині ніобату нікелю мінімальна, після 20 000 циклів зарядки/розрядки продуктивність становила 81%.
За словами дослідників, результати демонструють високий потенціал зберігання енергії за допомогою анодів із ніобату нікелю.
Американські вчені досягли високого рівня безпеки, довгого терміну служби та значної густини енергії твердої батареї з анодом з кремнію. У лабораторних умовах вона зберегла 80% ємності після 500 циклів заряду/розряду.
Джерело: hightech.plus
