О проекте Напишите нам

Аккумуляторы залечивают трещины на аноде

« к списку статей

20.11.2013 Химический портал himsite.ru

Литий-ионные аккумуляторы можно назвать золотым стандартом для аккумуляторов, дающих энергию, необходимую для работы такой бытовой электроники, как смартфоны, планшеты и ноутбуки – дело в том, что такие аккумуляторы отличаются очень высокой удельной плотностью энергии.

Однако для более смелых проектов, например, электромобилей необходимы другие аккумуляторы, способные запасать еще большее количество энергии, позволяющее автомобилям проходить большее расстояние «на одной зарядке».

Для решения этой задачи инженеры, разрабатывающие новые источники питания, должны создать новый, более эффективный анод, однако много экспериментальных перезаряжаемых источников электроэнергии разрушалось еще в процессе испытаний, в первую очередь из-за вызванных повторяющими циклами зарядки/разрядки деформациями анода. Исследователям из США удалось создать аккумуляторы, способные залечивать возникающие в процессе эксплуатации трещины на аноде, такое решение может значительно увеличить срок жизни аккумулятора.

За пять часов трещины на аноде аккумулятора полностью самозалечиваются.
В настоящее время материалом для изготовления анода аккумуляторов является графит. При заряде аккумулятора катионы лития интеркалируют между пластинками углерода, образуя LiC6. Эти же ионы лития высвобождаются в ходе разрядки аккумулятора. Для того, чтобы аккумулятор мог запасать большее количество энергии, анодный материал должен содержать большее количество лития. Перспективным материалом для изготовления анода является кремний, который может соединения состава Li15Si4 или Li21Si5. Однако, неизбежно внедрение дополнительных атомов в анод и их высвобождение из анода приводит к тому, что кремний может увеличиваться в объеме на 300%, что приводит к разрушению анода уже через несколько циклов зарядка/разрядка.

Исследователи из групп Йи Суи (Yi Cui) и Женаня Бао (Zhenan Bao) из Стэнфорда объединили усилия и предложили элегантное решение проблемы нестойкости анода. Исследователи из группы Куи ранее разработали над разработкой литий-ионных батарей, в то время как область научных интересов Бао лежала в создании самозалечивающихся материалов для создания синтетической кожи и сходных систем. Пытаясь создать долговечный аккумулятор, источники внедрили микрочастицы кремния в структуру хаотично разветвленного аморфного полимера, нити которого связаны водородными связями.

Когда микрочастицы из кремния начинают расширяться в процессе их использования цепи полимера растягиваются и перераспределяются, позволяя материалу анода расширяться без разрушения. Если же все же в структуре композитного материала происходит разрыв, водородное связывание способствует тому, что такая трещина затягивается самостоятельно. Внедренные в полимерный материал частички углерода обеспечивают композитному материалу электропроводность.

Исследователи испытали новый композитный материал, проведя ряд циклов разрядки аккумуляторов, аноды в которых были выполнены из нового материала. После 90 циклов зарядка/разрядка аккумуляторы сохраняли 80% своей исходной емкости, в то время как аккумулятор с анодом, изготовленным из микрочастиц кремния, распределенных в геле из морских водорослей, сохранял лишь 47% емкости уже после 20 циклов зарядки/разрядки, при этом аноды из других материалов отличались еще худшей производительностью.

В настоящий момент исследователи работают над оптимизацией литий-полимерного композита с целью увеличить стабильность циклов зарядка/разрядка и другие свойства. Бао отмечает, что в то время, как для аккумулятора сотового телефона требуется несколько сотен устойчивых циклов зарядка/разрядка, для электромобилей потребуется несколько тысяч устойчивых циклов. В настоящее время исследователи пытаются понять детали химических и физических процессов, протекающих в аккумуляторах, чтобы понять, какие параметры самозалечивающихся полимеров нужно будет поменять.

Статья опубликована от компании: Химический портал himsite.ru

Ещё анонсы и статьи

13.08.2025 Химический портал himsite.ru

Теплоносители для систем отопления и химия для очистки накипи: надёжная работа и продление ресурса оборудования

Эффективность и долговечность систем отопления напрямую зависят от того, какие рабочие жидкости используются в их контурах и насколько регулярно выполняется обслуживание. Некачественный теплоноситель...

Читать далее »

12.08.2025 Hong Kong Safran Industry Co. Limited.

Кто мы?

HONGKONG SAFRAN INDUSTRY CO. LIMITED. — профессиональная китайская внешнеторговая компания-поставщик взрывчатых веществ для гражданских целей и химического сырья. Основана в 2009-м году. Будучи меж...

Читать далее »

12.08.2025 Hong Kong Safran Industry Co. Limited.

Компания Hong Kong Safran Industry Co. Limited.: мировой лидер в комплексных химических решениях.

Основанная в Гонконге в 2009-м году, компания Hong Kong Safran Industry Co. Limited. стала эталонным игроком на мировом рынке аммиачной селитры и взрывчатых веществ. Это достижение стало возможным...

Читать далее »

11.08.2025 Павлово-Посадский Гофрокомбинат

Павлово-Посадский Гофрокомбинат запускает высокотехнологичную линию плоской высечки Eterna

5 августа 2025 года пресс-служба Павлово-Посадского Гофрокомбината сообщает о внедрении новой высокотехнологичной линии плоской высечки Eterna ECUT 1650 ELITE. Данное оборудование способно удовлетвори...

Читать далее »

05.08.2025 Павлово-Посадский Гофрокомбинат

Павлово-Посадский Гофрокомбинат включен в Реестр утилизаторов!

30 июля 2025 года Павлово-Посадский Гофрокомбинат вступил в Реестр утилизаторов. Это важное событие открывает новые возможности для предприятия: теперь «ПП Гофрокомбинат» может не только выполнять обя...

Читать далее »

Copyright © 2009-2025 HimSite.ru - Портал химической промышленности, оборудование для химии, нефтехимии, полимеров.

Обратная связь