Развернутые нанотрубки увеличивают емкость и долговечность батарей
В хьюстонском университете Райса найден новый способ повышения эффективности литий-ионных батарей, предусматривающий применение экзотического наноматериала — графеновых нанополосок (graphene nanoribbons, GNR) и оксида олова. Прототипы изготовленных из них анодов — часть батареи, где сохраняются ионы лития, — продемонстрировали начальную емкость 1520 мА ч/г, превышающую теоретический предел для оксида олова. Помимо того, после 50 циклов зарядки—разрядки тестовые образцы все еще имели емкость 825 мА ч/г — вдвое больше, чем графитовые электроды, применяемые в литий-ионных элементах сегодня.
Информация об этом исследовании появилась на этой неделе в журнале Американского химического сообщества ACS Nano.
Джеймс Тур (James Tour) и его коллеги из Райса еще в 2009 г. сообщили в Nature о разработанном ими методе развертывания углеродных нанотрубок в полоски. С тех пор они значительно усовершенствовали технологию производства GNR, сделав ее пригодной для широкомасштабного коммерческого внедрения нанолент.
В новых экспериментах GNR смешивались с частицами оксида олова габаритами примерно 10 нм, фиксировали полученный состав целлюлозным наполнителем, и наносили его на токосъемник таблеточной батарейки. Хаотическое переплетение нанолент образует легкую и проводящую конструкцию, помогающую доставлять ионы лития к оксидным наночастицам. Кроме того, она препятствует слипанию частиц, которые, в силу своего миниатюрного размера, при поглощении лития не испытывают значительного увеличения объема и последующих проблем с разрушением при многократной перезарядке, характерных для более массивных электродных материалов.
Как указывают авторы работы, она представляет лишь стартовую точку для более обширных исследований композитов на базе GNR и других оксидов переходных металлов для аккумуляторных приложений. Они также планируют построить и тестировать батареи с наночастицами других металлов для проверки их рабочих характеристик.
Источник: ko.com.ua
