12.04.2019
Конечно, пользу современных литий-ионных аккумуляторов сложно переоценить. Они позволили увеличить уровень заряда смартфонов, планшетов и прочих гаджетов на целых 35-40%. Этот невероятный скачок вперед произошел после десятков лет постепенных улучшений, которые привели в итоге к тому, что разработчики заменили устаревший графитовый анод батареи на инновационный кремниевый. Однако исследования, проведенные в Университете Дрексел и в Тринити-колледже в Ирландии , показали, что можно сделать еще один шаг вперед. Ученые предлагают обогатить кремний специальным материалом, называемым MXene.
Данное решение поможет увеличить уровень заряда литий-ионных батарей в 5 раз, сообщила недавно группа в Nature Communications. Как это возможно? Все благодаря уникальной способности двумерного MXene-материала предотвращать расширение кремниевого анода до его точки разрыва во время зарядки — та самая проблема, которая препятствовала внедрению и использованию кремниевых основ в течение долгого времени. Причем, это опасное расширение может доходить вплоть до 300%, это огромный показатель.
Принцип работы и оптимизация показателей
В батареях заряд удерживается в электродах - катоде и аноде - и доставляется нашим гаджетам, когда ионы движутся от анода к катоду. В свою очередь, ионы возвращаются к аноду, если аккумулятор заряжается. Благодаря непрерывным поискам путей улучшения способности электродов отправлять и получать больше ионов, срок службы литий-ионных батарей, предлагаемых на современном рынке, увеличивается. А замена графита на кремний в качестве основного материала в литий-ионном аноде улучшит его возможности по поглощению ионов. Просто сравните: каждый атом кремния может принимать до 4 ионов лития, в то время как в графитовых анодах 6 атомов углерода поглощают всего лишь один литий. Разница очевидна.
Именно «суперспособность» кремния поглощать больше заряда приводит к увеличению срока службы батарей и к их более компактным габаритам. В случае если исследователям удастся предотвратить физическое расширение кремния в процессе зарядки (за счет добавления MXene для стабилизации), то, вероятно, скоро мир увидит литий-ионные батареи новейшего поколения. Соответственно, такие энергоисточники имеют все шансы стать долгожданным толчком к ускорению развития всей индустрии в целом.
Литий-ионные аккумуляторы нового поколения: быстрее, лучше, дольше
Литий-ионные аккумуляторы нового поколения: быстрее, лучше, дольшеКонечно, пользу современных литий-ионных аккумуляторов сложно переоценить. Они позволили увеличить уровень заряда смартфонов, планшетов и прочих гаджетов на целых 35-40%. Этот невероятный скачок вперед произошел после десятков лет постепенных улучшений, которые привели в итоге к тому, что разработчики заменили устаревший графитовый анод батареи на инновационный кремниевый. Однако исследования, проведенные в Университете Дрексел и в Тринити-колледже в Ирландии , показали, что можно сделать еще один шаг вперед. Ученые предлагают обогатить кремний специальным материалом, называемым MXene.
Данное решение поможет увеличить уровень заряда литий-ионных батарей в 5 раз, сообщила недавно группа в Nature Communications. Как это возможно? Все благодаря уникальной способности двумерного MXene-материала предотвращать расширение кремниевого анода до его точки разрыва во время зарядки — та самая проблема, которая препятствовала внедрению и использованию кремниевых основ в течение долгого времени. Причем, это опасное расширение может доходить вплоть до 300%, это огромный показатель.
Принцип работы и оптимизация показателей
В батареях заряд удерживается в электродах - катоде и аноде - и доставляется нашим гаджетам, когда ионы движутся от анода к катоду. В свою очередь, ионы возвращаются к аноду, если аккумулятор заряжается. Благодаря непрерывным поискам путей улучшения способности электродов отправлять и получать больше ионов, срок службы литий-ионных батарей, предлагаемых на современном рынке, увеличивается. А замена графита на кремний в качестве основного материала в литий-ионном аноде улучшит его возможности по поглощению ионов. Просто сравните: каждый атом кремния может принимать до 4 ионов лития, в то время как в графитовых анодах 6 атомов углерода поглощают всего лишь один литий. Разница очевидна.
Именно «суперспособность» кремния поглощать больше заряда приводит к увеличению срока службы батарей и к их более компактным габаритам. В случае если исследователям удастся предотвратить физическое расширение кремния в процессе зарядки (за счет добавления MXene для стабилизации), то, вероятно, скоро мир увидит литий-ионные батареи новейшего поколения. Соответственно, такие энергоисточники имеют все шансы стать долгожданным толчком к ускорению развития всей индустрии в целом.