Кремний может стать альтернативой графитовым анодам в литий-ионных аккумуляторах

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.

Методы оценки кремниевых анодных материалов, которые в настоящее время публикуются в специализированных журналах, несколько ограничены, что затрудняет определение их коммерческой жизнеспособности, — заявил профессор Чо.

Предлагаемый протокол анализа призван восполнить этот пробел и обеспечить комплексную основу для оценки практического потенциала этих материалов в серийно выпускаемых батареях.

28.09.2023


Подписаться в Telegram



Энергия

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии

Использование электрохимии для разделения...

В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения
В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения

Исследование ученых ТПУ позволит улучшить...

Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках
Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках

Поскольку литий-ионные батареи используются бу...

Перовскит обрел свое место под солнцем
Перовскит обрел свое место под солнцем

Перовскитные солнечные элементы привлекают бол...

В заброшенных шахтах нашли энергию на триллионы долларов
В заброшенных шахтах нашли энергию на триллионы долларов

Новая технология под названием Подземное ...

На черном свет клином не сошелся
На черном свет клином не сошелся

Удел солнечных панелей — лежать на&...

В Якутии нашли потенциальную основу сверхъемких аккумуляторов
В Якутии нашли потенциальную основу сверхъемких аккумуляторов

Группа ученых из Кольского научного центр...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

NeuroImage: Найдено объяснение разного уровня эритроцитов в крови новорожденных
NeuroImage: Найдено объяснение разного уровня эритроцитов в крови новорожденных
PLOS ONE: Разработана система для предотвращения потери природных ресурсов
PLOS ONE: Разработана система для предотвращения потери природных ресурсов
PLOS ONE: Сойки и вороны по-разному реагируют на появление конкурентов
PLOS ONE: Сойки и вороны по-разному реагируют на появление конкурентов
Хирургия полезна для некоторых детей с легким нарушением дыхания во сне
Хирургия полезна для некоторых детей с легким нарушением дыхания во сне
Мозг новорожденных только кажется недоразвитым по сравнению с другими приматами
Мозг новорожденных только кажется недоразвитым по сравнению с другими приматами
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
Исследователи составили карту воздействия кетамина на мозг
Исследователи составили карту воздействия кетамина на мозг
Исследование показало, как важный белок сбалансировал клеточные мембраны
Исследование показало, как важный белок сбалансировал клеточные мембраны
AJT: Старые органы ускоряют старение получателей трансплантатов
AJT: Старые органы ускоряют старение получателей трансплантатов
Ученые предложили собирать воду из воздуха с помощью солнечной энергии
Ученые предложили собирать воду из воздуха с помощью солнечной энергии
В Science Advances опубликовали новые сведения о гибели динозавров
В Science Advances опубликовали новые сведения о гибели динозавров
JI: В-клетки вырабатывают антитела, которые подавляют аутоиммунный патогенез
JI: В-клетки вырабатывают антитела, которые подавляют аутоиммунный патогенез
Nature Comm: Робот, созданный по образу улитки, соберет микропластик в океане
Nature Comm: Робот, созданный по образу улитки, соберет микропластик в океане
Соленые иммунные клетки в мозге связаны с деменцией, вызванной гипертонией
Соленые иммунные клетки в мозге связаны с деменцией, вызванной гипертонией
Nature Communications: Создан датчик для имитации чувствительности кожи
Nature Communications: Создан датчик для имитации чувствительности кожи

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса