Не так давно, у американских астронавтов возникли трудности при монтаже аккумулятора солнечных батарей в открытом космосе.

Материалы с более высокой емкостью для хранения ионов лития или слишком тяжелые, или имеют неправильную форму, чтобы стать заменителем графита -  электродного материала, используемого в современных батареях, отмечают ученые. Увеличить емкость аккумуляторов мобильных устройств, сделать их более стабильным и сократить время зарядки, поможет новая технология, созданная учеными из Purdue University (США).

 

Разработанная учеными сетевая структура, получившая название «наноцепь сурьмы» -  металлоида, который, как известно, увеличивает емкость литий-ионных батарей, позволяет обойти физические ограничения, препятствующие внедрению новых мощных элементов питания. «Наноцепь сурьмы» предоставляет потенциальный способ преобразования этих материалов в новую конструкцию электродов, которая позволит решить эти проблемы.

нано, емкость, аккумулятор, заряд, ион, литий, электричество
Художественное изображение батареи с медным электродом (слева), содержащей черную наноцепочку, которая может увеличить емкость батареи и сократить время зарядки, иллюстрация: Генри Хаман.

Некоторые типы коммерческих аккумуляторов уже используют углеродно-металлические композиты, похожие на отрицательные электроды на основе сурьмы, но этот материал имеет тенденцию к расширению до трех раз по сравнению с ионами лития, что может иметь опасные последствия во время зарядки батареи. Если вы хотите увеличить емкость аккумуляторов своего смартфона, вы не будете носить с собой что-то опасное, — отмечают исследователи.

 

 

Благодаря применению химических соединений — восстановителя и нуклеина — ученые соединили крошечные частицы сурьмы в форму наноцепи, которая могла бы соответствовать требуемому расширению. Именно применяемый учеными восстановитель — боран аммиака, отвечает за создание пустых пространств — пор внутри наноцепи, которые могут выдерживать расширение и предотвращать выход электродов из строя.

 

Команда исследователей применила боран аммиака к нескольким различным соединениям сурьмы, обнаружив, что структура наноцепи была получена только из хлорида сурьмы. Наноцепь также обеспечивает стабильность емкости ионов лития в течение как минимум 100 циклов зарядки-разрядки. По сути, нет никаких изменений от цикла 1 до цикла 100, так что у нас нет причин думать, что цикл 102 не будет таким же, — отмечают исследователи.

 

 

По словам ученых, использовавших в своих исследованиях аккумуляторы размером с монету, новая конструкция электрода также может быть масштабируемой для больших батарей и в дальнейшем они планируют протестировать ее на различных типах аккумуляторов.

нано, емкость, аккумулятор, заряд, ион, литий, электричество
Новый метод может позволить получить более качественные материалы для изготовления аккумуляторных электродов путем преобразования их в структуру с наноцепочаками, черный материал на этом медном электроде аккумулятора, фото: Кейла Уайлс.
 
 

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!