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.
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.
