"Гранатовый" анод решит проблему примесей в литий-ионных батареях

Электрод с наночастицами кремния, сгруппированными подобно семенам граната в жесткой углеродной коре, решает ряд проблем, которые препятствуют использованию кремния в литий-ионных батареях нового поколения.

Нанокластеры сгруппированы подобно семенам гранатаОб этом сообщили изобретатели новой структуры из Стэнфордского университета и Национальной лаборатории акселератора при Министерстве энергетики.

«Хотя остаются другие проблемы, новый проект приближает нас к использованию кремниевых анодов в меньших, более легких и мощных батареях для таких устройств как мобильные телефоны, планшеты и электрические автомобили», сообщил доцент И Чуи, возглавивший исследование.

Результаты опубликованы в издании Nature Nanotechnology.

«Эксперименты показали, что новый анод, проект которого воссоздан по образу граната, работает с 97%-ной эффективностью даже спустя 1000 циклов зарядки и разрядки, что лежит в диапазоне, удачном для коммерциализации технологии», отметил ученый.

Анод — это отрицательный электрод, в котором энергия сохраняется, когда батарея заряжается. Кремниевые аноды способны хранить в 10 раз больший объем заряда, нежели современные графитовые. Однако есть у кремния и недостаток: он слишком ломок, легко раздувается и крошится в процессе зарядки, а также вступает в реакцию с электролитом, формируя примесь, которая покрывает анод и сокращает эффективность работы.

В течение последних 8 лет группа под руководством Чиу работала над проблемой поломки анода с использованием кремниевых наночастиц или нанопроводов, которые и так слишком малы, чтобы разрушаться на более мелкие компоненты. Наночастицы упаковывались в некое подобие «яичного желтка», то есть в формирование, в котором они могли свободно раздуваться и сокращаться во время зарядки.

В новом исследовании аспирант Нянь Лю и постдок Чжень Да Лю применили микроэмульсионную технологию, традиционно используемую в нефтяной, лакокрасочной и косметической промышленности, чтобы собрать кремниевые частицы в желтках в кластеры, и покрыли каждый такой кластер вторым, более толстым слоем углерода. Эти углеродные корки скрепили кластеры и обеспечили путь для электрического тока.

Нанокластеры под микроскопомПоскольку каждый кластер соприкасается с электролитом лишь одной десятой частью поверхности, то и примеси формируется меньше в 10 раз.

Хотя кластеры слишком малы, чтобы их можно было разглядеть по отдельности, вместе они составляют заметный черный порошок, который можно использовать для покрытия фольги и создания анода. Лабораторные испытания показали, что «гранатовый» анод с толщиной, необходимой для коммерческого применения, работает хорошо.

Теперь ученым предстоит решить еще два проблемы для того, чтобы технологию можно было коммерциализировать: необходимо упростить процесс и найти более дешевый источник кремниевых наночастиц. Один из потенциальных источников — рисовая шелуха, которая непригодна в пищу, производится миллионами тонн, и содержит дикосид кремния в объеме до 20% веса. По словам Лю, получить из рисовой шелухи наночастицы кремния достаточно легко. Процесс описан в издании Scientific Reports.

17.02.2014




Нано



Ученые придумали, как усилить свойства композитовУченые придумали, как усилить свойства композитов

Материаловеды из политехнического институ...

Носимую электронику больше не будут клеить на тканьНосимую электронику больше не будут клеить на тка...

Стремление создать доступную, прочную и м...

Поляризованный свет необычно влияет на золотые наночастицыПоляризованный свет необычно влияет на золотые на...

Ученые из университета Райса в ходе ...

Светящиеся растения из Аватара появятся на ЗемлеСветящиеся растения из Аватара появятся на Земле

Все помнят эти удивительные люминесцентны...

Создан нанолазер, который меняет цвет как хамелеонСоздан нанолазер, который меняет цвет как хамелео

Новинка позволит продвинуться в области г...

Разработана искусственная кожа на основе графенаРазработана искусственная кожа на основе графена

Исследователям из Университета Глазго уда...

Печатные электронные устройства сделают вечнымиПечатные электронные устройства сделают вечными

Группа инженеров из Калифорнийского униве...

Графен поможет выращивать уникальные двумерные полупроводникиГрафен поможет выращивать уникальные двумерные по...

Новый метод производства позволит получать дву

Молекулы Лего помогли ученым усовершенствовать ультразвукМолекулы Лего помогли ученым усовершенствовать ул...

Во всем мире ультразвуковая визуализация приме...

Эффективность не измеряется измерениямиЭффективность не измеряется измерениями

В это сложно поверить, но не вс...

Самосборку нанокристаллов можно увидеть вживуюСамосборку нанокристаллов можно увидеть вживую

Превращение простых коллоидных частиц &md...

Самое маленькое в мире радио вибрирует в унисон с волнойСамое маленькое в мире радио вибрирует в унисон с...

Физики из Калифорнийского университета в&...

Создан очень гибкий и эластичный материал из нанотрубокСоздан очень гибкий и эластичный материал из нано...

Китайские ученые создали инновационный материа...

Покрытие из нанолент защитит самолеты от наледи и молнийПокрытие из нанолент защитит самолеты от наледи и...

Тонкое покрытие, состоящее из нанолент гр...

Теплопроводностью можно управлять с помощью наноструктурТеплопроводностью можно управлять с помощью нанос...

Теплопроводность — знакомое каждому...

Белый графен поможет раскрыть потенциал черного графенаБелый графен поможет раскрыть потенциал черного г...

Изготовление идеального монослоя так назы...

Создана наносубмарина с ультрафиолетовым приводомСоздана наносубмарина с ультрафиолетовым приводом

Наносубмарины хотя и не совсем готов...

Для повышения предела чувствительности спектроскопии ученые смяли наночастицыДля повышения предела чувствительности спектроско...

Увеличив площадь поверхности графен-золотых на...

Казанские ученые представили нанокомпозит исключительно для наружного примененияКазанские ученые представили нанокомпозит исключи...

Публикация исследователей из Казани и&nbs...

Генераторы углеродных нанотрубок давно среди насГенераторы углеродных нанотрубок давно среди нас

Ученые предположили, что, возможно, автомобили...

Доказана возможность использования наноколец в солнечных батареяхДоказана возможность использования наноколец в со...

Когда Рамеш Джасти начал изготавливать крошечн...

Созданы моторчики, которые заводятся от обычного светаСозданы моторчики, которые заводятся от обычного ...

Удивительно, но это факт: чтобы акти...

Совершен прорыв в области левитирования нанообъектовСовершен прорыв в области левитирования нанообъек...

Исследователи из Рочестера впервые добили

Открыт синтез нового наноматериалаОткрыт синтез нового наноматериала

Сотрудники технического университета Луизианы ...

Как наноцентр помогает ученым улучшать мирКак наноцентр помогает ученым улучшать мир

Вот уже год Центр нанотехнологий Рес...

Ученые намерены масштабировать производство диэлектриков для хранения энергииУченые намерены масштабировать производство диэле...

Простые в изготовлении, дешевые, легкие, ...

Покрытые графеном конденсоры увеличивают эффективность электростанцийПокрытые графеном конденсоры увеличивают эффектив...

Большинство электростанций в мире, работа...

Впервые точно измерены взаимодействия атомов и углеродных поверхностейВпервые точно измерены взаимодействия атомов и уг...

Физики из университета Вашингтона провели...

Материалы со сменой фазы подразумевают обширный спектр примененияМатериалы со сменой фазы подразумевают обширный с...

Ученые из Брукхэйвенской национальной лаб...

Поиск на сайте

Магазин

  
Kingston SSDNow V300 60GB (SV300S37A/60G)3190.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на
Представлен новый метод описания искривленного светаПредставлен новый метод описания искривленного света

Новости компаний, релизы

Ремонт смартфона Xiaomi Redmi 7Ремонт смартфона Xiaomi Redmi 7
Чем отличается рабочая обувь и спецодежда в Украине от повседневной?Чем отличается рабочая обувь и спецодежда в Украине от
Казанский регоператор «РТ-Инвест» тестирует «умную» систему контроля за отходамиКазанский регоператор «РТ-Инвест» тестирует «умную» си
Резиденты «лаборатории инноваций» Panasonic 100 BANCH представили на CES 2020 умный заварочный чайник с «русским» названием TeploРезиденты «лаборатории инноваций» Panasonic 100 BANCH ...
Быстрые деньги в кредит онлайн без лишних вопросовБыстрые деньги в кредит онлайн без лишних вопросов