Loading

Нанопроводники увеличат ёмкость и продлят жизнь литий-ионных аккумуляторов

Создано 08.04.2014 21:04
Автор: Алексей Норкин

 

Нанопроводники увеличат ёмкость и продлят жизнь литий-ионных аккумуляторов

Аккумуляторная батарея — один из главных «ограничителей» зелёного транспортного средства — электромобиля. Литий-ионные аккумуляторы — преобладающая технология в отрасли мобильных хранилищ энергии, но их удельная ёмкость не позволяет предоставить массовому рынку транспорт, чей пробег на одной «заправке» был бы соизмерим с пробегом автомобилей на ископаемом топливе. Вторая беда лития — ограниченный срок службы. После 1000 циклов заряда батареи необходимо менять, а отслужившие утилизировать, что дорого и хлопотно.

В последнее время даже обсуждается основанное на системных недостатках мнение, что от технологии пора отказаться и найти что-то более приемлемое. Но исследователи из Университета Лимерика (University of Limerick) в Ирландии утверждают обратное, потенциал литиевых аккумуляторов далёк от исчерпания. Недавно они объявили о своей разработке, позволяющей вдвое увеличить ёмкость литий-ионных аккумуляторных батарей и продлить срок их эксплуатации.

Литий-ионные аккумуляторы используются не только в автомобилях, но также в не поддающемся подсчёту огромном числе всевозможных мобильных устройств, смартфонов, плееров и пр. По прогнозам за десятилетие с 2010 по 2020 год объем рынка вырастет в пять раз, с 11,8 млрд долларов до 57,3 млрд.

Исследователи из Лимерика обнаружили, что ёмкость литий-ионных аккумуляторных батарей может быть увеличена более чем в два раза, причём она останется неизменной и после 1000 зарядно-разрядных циклов, что сегодня считается порогом.

Ведущий исследователь доктор Кевин Райан (Kevin Ryan)

Чудесные свойства батареи обретут благодаря новому аноду. Как объясняет ведущий исследователь доктор Кевин Райан (Kevin Ryan): «Типичная литий-ионная батарея на современном рынке базируется на основе графита и имеет относительно низкую ёмкость. Это ограничивает количество энергии, которую можно хранить. В нашем исследовании мы использовали альтернативный элемент, германий, который более ёмкий. Проблема состояла в том, что материал резко расширяется во время зарядки и разрушается после относительно небольшого числа зарядно-разрядных циклов. С помощью нанотехнологий мы нашли способ изменения структуры германия в форме нанотрубок в стабильный пористый материал, который является идеальным материалом для батареи и сохраняет стабильность на протяжении очень длительного времени непрерывной работы».

Результаты труда ирландских учёных опубликованы в журнале Nano Letters. В лабораторных исследованиях зафиксировано сохранение удельной ёмкости батарей около 900 мАч на грамм веса. Как показало исследование материала с помощью электронного микроскопа, на протяжение первых 100 зарядно-разрядных циклов происходит перестройка структуры нанопроводников и формируется механически прочная пористая структура. После реструктуризации ёмкость батареи становится удивительно стабильной, изменяясь всего на 0,01% за каждый зарядно-разрядный цикл.

Учёные утверждают, что новый материал обходится дёшево, не требует больших энергетически затрат на производство и не вредит окружающей среде. Они уверены, анод из нанопроводников способен совершить прорыв на рынке аккумуляторов, в результате чего пользователи получат более ёмкие и лёгкие батареи.

Facepla.net по материалам University of Limerick

Комментарии: