Testarea unui prototip al bateriei litiu de un volum mai mare

Testarea unui prototip al bateriei litiu de un volum mai mare

Oamenii de ştiinţă au construit un electrod experimental pentru o baterie litiu, care deţine de zeci de ori mai multă energie şi se taxează de zece ori mai rapid, decât analogii tradiţionale. La piaţă această dezvoltare va ajunge peste trei-cinci ani, susţin constructorii.

Harold H. Kung şi colegii lui de la Universitatea Nord-vest au concentrat eforturile asupra anodului de baterie cu litiu. De la parametrii lui depinde numărul ionilor de litiu care poate fi reţinut în timpul taxării şi viteza de a le accepta. Într-un acumulator tipic anodul este format din multitudinea straturilor de grafit (de fapt, putem vorbi de grafen - foi din carbon monoatomic). Acest material poate deţine un atom de litiu şi şase atomi de carbon.

Cercetătorii de mult timp încearcă să înlocuiască carbonul cu siliciu, care este capabil să deţină câte patru atomi de litiu la fiecare atom al său. Dar în procesul de capturare şi de restituite a litiului siliciu se dilatează şi se contractează foarte mult, ceea ce duce la distrugerea electrodului şi o scădere rapidă a volumului bateriei.

Pentru a rezolva această problemă, Harold si colegii lui au elaborat un material  compozit din grafen-siliciu. Între foi de grafen sunt puse atomi de siliciu, care prin flexibilitatea şi mobilitatea lor asigură un spaţiu pentru  a schimba volumului electrodului fără al distruge.

Cât priveşte viteza de încărcare, autorii electrodului au constatat, de asemenea, o modalitate de a o spori. Cu ajutorul unui proces chimic, ei au făcut în foi de grafen un set de găuri , cu diametre de 10-20 nm fiecare.

Aceste găuri vacante de carbon au crescut, în mod semnificativ, rata difuziei a ionilor prin foi compozite, relatează autorii pentru revista Aavanced Energy Matrials.

Ferestrele în straturile de carbon permit lui litiu de a ajunge mai repede în partea interioară a foilor de grafen, decât într-un electrod normal.

Împreună, toate aceste inovaţii au ridicat în mod semnificativ parametrii bateriei. "Chiar şi după 150 taxe, ceea ce înseamnă o funcţionare timp de un an sau mai mult, aceasta baterie este de cinci ori mai eficientă, decât baterii litiu-ion disponibile pe piaţa actuală”, - spune Kung.

Compozit din grafen şi siliciu s-a dovedit a fi cea mai bună modalitate de a menţine ionii de litiu (Figura lui Xin Zhao, Harold H. Kung şi alţii / Advanced Energy Materials).

Sursa: mirdobra.com.ua