В новаторском обзоре, опубликованном в журнале Nature Energy, профессор Джефил Чо из Школы энергетики и химической инженерии UNIST представляет протокол анализа для оценки кремниевых катодных материалов, применимых для коммерческих батарей. В исследовании подробно рассматриваются характеристики и проблемы, связанные с кремниевыми анодными материалами, которые привлекают большое внимание в качестве вторичных компонентов батарей. Кремний стал перспективной альтернативой традиционным графитовым анодам в высокоэнергетических литий-ионных аккумуляторах благодаря своей исключительной гравиметрической емкости. Однако широкому применению силиконовых анодов в аккумуляторах препятствуют такие внутренние проблемы, как сильное объемное расширение при циклировании. Несмотря на огромный прогресс, достигнутый лабораториями в решении этих проблем, большинство используемых в промышленности Si-содержащих батарей, в которых Si-аноды состоят из субоксидов Si или композитов Si-C, могут включать лишь ограниченное количество кремния. В комплексном анализе, проведенном исследовательской группой, рассматриваются важнейшие факторы, влияющие на практическую плотность энергии кремнийсодержащих батарей. Рассматриваются такие явления, как набухание электродов и напряжение отключения в процессе эксплуатации элементов, а также календарный срок службы, вопросы безопасности и стоимость — все эти аспекты оказывают существенное влияние на практическую конструкцию элементов. Кроме того, в статье предложены протоколы испытаний, направленные на оценку возможности и жизнеспособности новых разработанных кремниевых анодов. Эти протоколы дают ценную информацию для обеспечения оптимальных характеристик, эффективности, долговечности и безопасности при использовании этих передовых материалов в коммерческих аккумуляторах. Один из ключевых выводов, сделанных группой профессора Чо, заключается в том, что уменьшение размера частиц кремния до менее чем 5 нм при равномерном диспергировании их внутри проводящих углеродных частиц открывает большие перспективы для преодоления существующих ограничений. Последние достижения исследователей заключаются в осаждении сырья на частицы углеродного композита с помощью газового осаждения — технологии синтеза, позволяющей уменьшить размер частиц до 1 нм. Этот инновационный подход продемонстрировал начальную эффективность, превышающую 90%, и значительно улучшил характеристики срока службы.
28.09.2023 |
Энергия
PNAS Nexus: Ученые воссоздали в лаборатории ключевой элемент фотосинтеза | |
Человек научился делать многое, но у ... |
J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее | |
Новое объяснение эффекта этиленкарбоната ... |
EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления | |
Из-за распространения возобновляемых источнико... |
APL: Исследователи изучают фотоэлектрический феномен в перспективном материале | |
Необычный фотовольтаический эффект, BPV, в&nbs... |
Frontiers in Energy: Катализатор Fe-N-C превзойдет платину в топливных элементах | |
Топливные элементы и металловоздушные бат... |
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам | |
Исследователи разработали методику создания сл... |
В Пермском Политехе создали установку для исследования новых видов топлива | |
Учёные исследуют новый вид горючего ... |
Chemistry of Materials: Открыт перспективный твердый электролит из наночастиц | |
Аккумуляторы играют важную роль в совреме... |
Водные системы могут помочь ускорить внедрение возобновляемых источников энергии | |
Системы водоснабжения помогают сделать возобно... |
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей | |
Литий-ионные батареи широко используются в&nbs... |
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x | |
Пьезокатализ — перспективная эколог... |
NatSustain: Новый материал катода может произвести революцию в хранении энергии | |
Недорогой катод, который может улучшить литий-... |
eScience: С помощью реактивной химии ученые создали анод без дендритов | |
Металлические калиевые батареи, МБК &mdas... |
Система искусственного фотосинтеза производит этилен с высочайшей эффективностью | |
Чтобы использовать CO₂ для создания эколо... |
NatComm: Инженеры создают долговечный и дешевый электролит для аккумуляторов | |
Возобновляемые источники энергии, такие как&nb... |
В ЛЭТИ создали цифрового двойника для оптимизации солнечных электростанций | |
Рост населения и развитие технологий прив... |
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо | |
Новый метод переработки бикарбонатного раствор... |
ACS Energy Letters: Новую батарею можно резать, можно бить — все равно работает | |
В большинстве аккумуляторов для портативн... |
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу | |
Углеродный след богатых людей в обществе ... |
Учёные НИУ МЭИ создали энергоустановку на основе бионических технологий | |
Исследователи создали энергоустановку для ... |
Кремний с высокой площадью поверхности улучшает реакцию CO2 на свету | |
Учёные работают над превращением углекисл... |
В ЛЭТИ улучшили свойства материала для более долговечных солнечных батарей | |
Исследователи создали наноматериалы, которые с... |
Nature Electronics: Создан напалечный трекер здоровья, черпающий энергию из пота | |
Устройство, работающее от пота, позволяет... |
Nature Sustainability: Электролиты на основе нафталина пригодятся для батарей | |
ORAM — это органические редокс... |
Science: В США разрабатывают метод переработки лопастей ветряных турбин | |
Исследователи из Национальной лаборатории... |
Терагерцовая спектроскопия позволяет следить за старением перовскитовых пленок | |
Гибридные перовскиты могут использоваться в&nb... |
Scientific Reports: Создан новый храповик с геометрически симметричной шестерней | |
Храповой механизм — это систем... |
Инженеры MIT разрабатывают крошечные батареи для питания роботов | |
Маленькие словно песчинки цинково-воздушные ба... |
JPE: Листоподобные концентраторы повысят эффективность солнечной энергии | |
Люминесцентный солнечный концентратор, ил... |
Учёные ТПУ разработали катализатор для водорода, который в 7 раз лучше аналогов | |
Учёные молодёжной лаборатории ТПУ совмест... |