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

EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент

Не зря авиакомпании не разрешают сда...

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...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем

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