Новости Hardware

Американские учёные хотят в 10 раз увеличить ёмкость литиевых батарей с помощью красного фосфора

Учёные из Аргоннской национальной лаборатории добились прогресса в создании литийионных аккумулятора с увеличенной емкостью. Новая разработка обещает десятикратно увеличить энергетическую ёмкость анодного материала и привести к появлению более ёмких, чем сегодня, аккумуляторов.

Современные литийионные батареи используют анод из графита. Это стабильный в условиях батареи материал. Он не растрескивается даже после 1000 циклов заряда и разряда, хотя каждый такой цикл сопровождается насыщением графитового анода литием и его последующей отдачей. И всё бы хорошо, только графит обладает сравнительно невысокой энергетической ёмкостью.

Для постепенного повышения ёмкости литийионных батарей нужны новые материалы для анода. В качестве таких материалов рассматриваются два наиболее перспективных ― это кремний и фосфор. Каждый из них имеет теоретическую энергетическую емкость, по крайней мере, в 10 раз большую, чем графит. Аноды из кремния уже не кажутся фантастикой и даже обещают попасть в коммерческие продукты не позже, чем через пять лет. Но исследователи из Аргоннской национальной лаборатории не доверяют этому материалу.

По словам американских учёных, у кремния две глобальные проблемы как у материала для анодов в литийионных батареях. Во-первых, кремний подвержен расширению при насыщении литием и обратному сокращению при его отдаче, а это ведёт к разрушению структуры анода и к потере ёмкости.

Во-вторых, у кремния низкая кулоновская эффективность (отношение запасённой/отдаваемой энергии к полученной от зарядного устройства). Этот показатель для батарей с анодом из кремния менее 80 %, тогда как для коммерческой продукции он должен быть выше 90 %. Остаётся фосфор, и на этом направлении наметился прорыв.

зображение изменения размеров и фазового состояния частичек анода из фосфора в процессе заряда, разряда и в нейтральном состоянии (Argonne National Laboratory / Guiliang Xu)

Изображение изменения размеров и фазового состояния частичек анода из фосфора в процессе заряда, разряда и в нейтральном состоянии (Argonne National Laboratory / Guiliang Xu)

Учёные сначала сделали композитный анод с использованием частиц чёрного, а затем и красного фосфора. Частицы фосфора измельчаются до микрометрового размера и затем соединяются с такими же по размеру частицами углерода. Полученный материал показал кулоновскую эффективность свыше 90 %, что открывает композитному аноду путь к коммерческому производству.

От использования чёрного фосфора решено отказаться по экономическим соображениям, хотя у него электронная проводимость выше, чем у красного фосфора. Зато сравнительная дешевизна получения красного фосфора обеспечит хорошее сочетание стоимости и ёмкости для литийионных аккумуляторов на композитных анодах. Осталось только найти производителя, который готов начать сотрудничество с учёными, чем сейчас последние и занимаются. Пожелаем им удачи. Нам нужны более ёмкие и не такие дорогие аккумуляторы.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Samsung начала тестирование Android 11 на Galaxy S20+ 12 мин.
Ларри отправится на поиски любви в новой Leisure Suit Larry – Wet Dreams Dry Twice 2 ч.
Никаких подробностей PS5, эксклюзивов и дат выхода: новый выпуск State of Play действительно пройдёт 6 августа 2 ч.
PS4-версия пиксельной тактики Wargroove получит дополнение Double Trouble и поддержку кроссплея уже завтра 3 ч.
OnePlus представит новую версию фирменной оболочки для смартфонов 11 августа 3 ч.
Capcom рассказала о продажах своих главных игр за последние месяцы — ремейку Resident Evil 3 хвастаться оказалось нечем 3 ч.
Руководитель Ubisoft Томми Франсуа покинул компанию 3 ч.
Новое расширение для Google Chrome поможет понять, почему вы видите ту или иную рекламу 3 ч.
Британские чарты: ремейк Destroy All Humans! пробился в тройку, но в лидерах всё равно осталась Ghost of Tsushima 5 ч.
Huawei проведёт в сентябре конференцию для разработчиков, где покажет свою HarmonyOS 2.0 и EMUI 11 5 ч.
Поставки серверов для периферийных вычислений удвоятся к 2024 году 3 мин.
Активы Arm могут не достаться NVIDIA. В покупке заинтересовался консорциум с участием Samsung 43 мин.
Sony уточнила, какие аксессуары и периферия для PlayStation 4 будут совместимы с PlayStation 5 2 ч.
Смартфоны Google Pixel 5 и Pixel 4a 5G показались на официальном пресс-фото 2 ч.
Apple может разделить анонс iPhone 12 на две презентации. На каждой может быть показано по две модели 2 ч.
Рогозин поручил подготовить космонавтов к сверхбыстрому полёту на МКС 2 ч.
«Это мог быть конец»: бывший глава PlayStation рассказал, как важен был успех PS4 после ошибок с PS3 2 ч.
Во многих современных iPhone, iPad и Mac обнаружена критическая уязвимость в системе безопасности 2 ч.
Россияне полюбили устройства для «умного» дома: спрос вырос на порядок 2 ч.
Prestigio выпустила первые в Европе портативные аккумуляторы на основе графена 3 ч.