Станфорд з'ясував, як збільшити потужність літій-іонних акумуляторів 3-4 рази за допомогою вуглецевих наносфер

У сучасних літієво-іонних акумуляторах анод зазвичай наноситься шар графітової фольги. Під час заряду іони літію накопичуються в графітовому шарі. Цей дизайн був винайдений з причин безпеки і довговічності - анод, виготовлений з чистого металевого літію дуже швидко деградує, так як при зарядженні на його поверхні, «бруньки» поступово виростають, що, досягаючи катоду, може викликати коротку схему. Використання графіту «спондж» вирішує цю проблему, але інтенсивність енергії графітового аноду становить близько 350 міліампер-часів на грам, при цьому чистий літій цей показник в 11 разів вище.

Група вчених в Університеті Станфорда під керівництвом професора Я Куй (Yi Cui) розробила технологію, яка запобігає утворенню «браничок» на аноді металевого літію і відкриває шлях до створення надійного і значно більш ємного акумулятора. На практиці ми можемо говорити про збільшення потужності три-чотири рази.

Ключовим елементом нової технології є створення на поверхні аноду найтоншого 20-нанометрового шару з'єднаних вуглецевих наносфер. Цей шар створюється шляхом нанесення шару крихітних полістиролових кульок до електроди, які спонтанно утворюють регулярні структури, що нагадують клітинки. Цей шар служить основою, на яку наноситься вуглецевий газ. Потім полістирол видаляється нагрівом в аргонній обстановці, а тонке, але міцне вуглецеве покриття залишається на поверхні електродів. Завдяки такому покритті іони літію вільно проникають, але досить важко зупинити зростання літієвих «браничок».



У верхній частині - цикл зарядного розряду батареї з і без анодного покриття, внизу - схема створення покриття.

Поточний вихід акумулятора з новим типом електрода досягає 99% навіть після 150 циклів заряду, при цьому для літієвих електродів без захисного покриття він падає з 96% на початку експлуатації менше 50% після 100 циклів, що робить таку акумулятор повністю непрактичною. Згідно з Yi Chui, подальше вдосконалення, зокрема, вибір відповідних типів електролітів, може незабаром принести поточний вихід до 99,9%, на цьому рівні можна говорити про комерційне використання технології.



Джерело: habrahabr.ru/post/231397/