Нанотрубки повышают эффективность работы батарей
 Группа исследователей из Massachusetts Institute of Technology (США). (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Типичная литий-ионная батарея состоит из двух электродов (отрицательно заряженного анода и положительно заряженного катода), разделенных электролитом – проводящим материалом, через который заряженные ионы могут свободно перемещаться. В процессе разрядки такой ячейки, положительно заряженные ионы лития путешествуют через электролит к катоду, формируя тем самым электрический ток. Когда батарея перезаряжается, внешняя сила двигает ионы в обратном направлении, в результате, они накапливаются у поверхности анода. Подобные батареи используются в многочисленных окружающих нас портативных устройствах, однако, их характеристики все еще слишком далеки от, например, электрохимических конденсаторов. В то же время, у аккумуляторов есть большое преимущество по сравнению с конденсаторами: они могут сохранять в себе больший заряд и имеют на много меньший ток саморазрядки.
Как оказалось, выходную мощность литий-ионных аккумуляторов можно увеличить. Новую технику продемонстрировала группа исследователей из Massachusetts Institute of Technology (США). Они заменили один из электродов литий-ионного аккумулятора на поверхность, покрытую многостенными углеродными нанотрубками. Это позволило приблизить мощность аккумуляторов к параметрам электрохимических конденсаторов (такие устройства могут сохранять до 100 КВт мощности на килограмм веса).
Суть нововведения в том, что разработанные электроды позволяют захватить и сохранить гораздо больше ионов лития, чем любые другие испробованные материалы (к примеру, йод или сульфид меди). Самое главное, что электроды при этом не разрушаются даже после 1000 циклов перезарядки.
Электроды научная группа производила методом осаждения из раствора уровень за уровнем; в рамках примененной методики подложка (обычно из металла) погружалась в резервуар с раствором. При этом нанотрубки делались положительно или отрицательно заряженными при помощи органических групп, таких как карбоксил (COOH) или амин (NH2).
По мнению разработавших методику ученых, она позволит конструкторам существенно уменьшить размеры аккумуляторов для мобильных устройств, что позволит использовать их в ультра-тонких сотовых телефонах и других подобных приложениях. В дальнейшей перспективе та же технология могла бы использоваться для создания более мощных источников питания для использования в гибридных автомобилях и индустриальных механизмах.
В будущих планах – создание по той же технологии еще более масштабных электродов. Пока те образцы, что удалось получить, имеют размеры порядка нескольких микрон, что ограничивает их применение лишь мобильными устройствами. Важно также понимать, что на данный момент ученым удалось лишь исследовать процессы на поверхности одного отдельно взятого электрода; и потребуются масштабные исследования для того, чтобы понять физику процессов в реальных батареях, построенных по предложенному методу.
Также по теме:
- Предложен новый метод создания нитей из нанотрубок
- Чистые нанотрубки – путь к фундаментальным открытиям и квантовым вычислениям
Источники: