Ученые из Сколтеха придумали «долгую» батарейку

10 апр Ольга Фадеева Комментариев: 1

Международная группа ученых, в состав которой вошли специалисты из Сколтеха, придумали, как сделать работу аккумулятора (в том числе для смартфонов) более эффективной и долговечной.

3 913
Выбор редакции

Ученые придумали, как изменить кристаллическую структуру катода литий-ионной батареи, чтобы значительно повысить ее эффективность и продлить срок службы без ущерба для безопасности. Исследование опубликовано в престижном журнале Nature Materials.

 

Литий-ионные аккумуляторы повсеместно используются в качестве основного источника энергии для современной портативной техники — ноутбуков, планшетов, мобильных телефонов и фотоаппаратов. Литий является переносчиком заряда: когда батарея заряжается, ионы лития покидают кристаллическую решетку смешанного оксида переходного металла, способного изменять свою степень окисления. В современных батареях используется, как правило, слоистый оксид кобальта и лития.

 

Кристаллическая структура слоистого катодного материала LiCoO<sub>2</sub>

Кристаллическая структура слоистого катодного материала LiCoO2

 

Две основные характеристики литий-ионного аккумулятора – это количество циклов перезарядки и емкость (количество лития, покидающего кристаллическую решетку во время заряда и возвращающегося назад при разряде). Проблема заключается в том, что весь литий никогда не покидает структуру катода (не более 60%). В противном случае возрастает вероятность взрыва и возгорания батареи. Небесконечно и число циклов перезарядки (энергия, содержащаяся в заряженных аккумуляторах, со временем уменьшается).

 

Ученые нашли решение этих проблем. Они предложили иное строение кристаллической структуры катодного материала. Классическая литий-ионная батарея имеет слоистое «строение», в котором слои лития перемежаются со слоями кислорода и переходного металла. В то время, когда литий покидает свои позиции, его место занимают ионы переходного металла. Следовательно, вернуться обратно он не может — его место уже занято. В результате падает емкость батареи.

 

Новая структура аккумулятора предполагает сдвиг слоев относительно друг друга, таким образом, батарея приобретает каркасное строение и работает намного стабильнее: энергия почти не теряется. Это позволяет извлечь из нее весь литий при зарядке. При этом не возникает риска возгорания.

 

 Кристаллическая структура слоистого катодного материала LiCoO<sub>2</sub>

 Кристаллическая структура слоистого катодного материала LiCoO2

 

«Раньше считалось, что емкость литий-ионного аккумулятора определяется изменением степени окисления переходного металла, входящего в его состав. В одной из наших прошлых работ мы показали, что кислород также может вносить вклад в емкость аккумуляторов, он ее увеличивает за счет того, что его степень окисления тоже меняется. А в нашей новой работе мы продемонстрировали способ использовать эту емкость в полной мере, не боясь взрывов, возгораний и деградации материалов»,  комментирует профессор Центра Сколтеха по электрохимическому хранению энергии Артем Абакумов.

 

Пока в качестве «концепта» образца ученые использовали соединение лития с оксидом иридия. Но этот вариант дорогой, поэтому массовое его производство неэффективно. Дальнейшая цель специалистов — поиск более оптимальных и дешевых металлов.

 

 

3 913

Комментарии
Аватар пользователя Alex Kohn
18 мин
Дробышевский-молодец.
Очень толковый ученый и...
Аватар пользователя Mikhail Mochalov
20 нояб
Russian people have much more than 9 state holidays....
Аватар пользователя Ithas
20 нояб
Конечно. Трудно представить, каким переживанием...
Комментарии
Господа, ну что за заголовки? Что там придумали "ученые из сколтеха"?
То, что они составляли некоторый процент от МЕЖДУНАРОДНОЙ исследовательской группы, еще ничего не значит.

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку