Анод из олова может утроить емкость литий-ионных батарей

24 мая
2012
Отрасль

Исследователи из университета штата Вашингтон разработали новую технологию, которая поможет утроить емкость литий-ионных батарей для электромобилей. Ученые под руководством профессора механики и материаловедения Гранта Нортона разработали и запатентовали нано-технологию, которая ко всему прочему увеличивает срок службы аккумуляторов и позволяет заряжать их в несколько раз быстрее, чем существующие модели. Они ожидают, что изобретение попадет на рынок в течение года.

В частности, исследователи создали анод из олова, который призван заменить графитовые (карбоновые) электроды, широко использующиеся в настоящее время. Напомним, перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторные батареи состоят из двух электродов: катода и анода. Во время зарядки ионы лития движут от катода к аноду. Анод накапливает ионы лития и сохраняет энергию аккумулятора. Когда аккумулятор используется, ионы движутся от анода к катоду, высвобождая электроны и создавая электрический ток.

Новый анод из олова в потенциале может накапливать почти в три раза больше энергии, чем графитный аналог. Нортон и его коллеги разработали новый материал чуть более года назад во время работы над проектом по смягчению эффекта оловянных "усов" (дефекты паяного соединения). В данном случае речь в буквальном смысле идет о крошечных "усах", которые возникают на печатных схемах. "Усы", которые иногда могут достигать в длину 10 миллиметров, являются очень серьезной проблемой для специалистов в области микроэлектроники, потому что они создают короткие замыкания, которые в свою очередь могут привести к катастрофическим повреждениям плат. Тем не менее, несмотря на то, что о проблеме оловянных "усов" известно более 60 лет, исследователи пока так и не смогли придумать способа, позволяющего от них избавить.

Нортон и члены его группы решили перевернуть проблему с ног на голову: посмотреть, смогут ли они контролировать рост оловянных "усов", вместо того, чтобы избавляться от них. Позже исследователи применили результаты своей работы при разработке аккумуляторного анода на основе олова.

Ученые разработали метод выращивания нано-игл из олова непосредственно на поверхности медной фольги с использованием стандартного техпроцесса гальванизации, который обычно используется в промышленности. Нанесение электролитического покрытия методом электроосаждения позволяет в три раза снизить расходы на производство анодов из олова, по сравнению с обычными графитовыми анодами, а также позволяет добиться утроения емкости энергии. Коммерческие аккумуляторы на основе новой технологии будут выглядеть точно так же, как и современные образцы, так что производителям электроники не придется вносить изменения в конструкцию своих устройств, чтобы освободить место для новых батарей.

Благодаря поддержке со стороны фонда университета штата Вашингтон, который финансируется за счет частных пожертвований, ученые приступили к строительству и тестированию батарей. 

Поделиться
Другие материалы
29 июня
2020 11:51:00
Спущен на воду полностью электрический катамаран
Компания
27 марта
2020 11:19:00
Благодарность компании "Системы накопления энергии" в адрес "Лиотех"
Компания
12 марта
2020 13:00:00
К 2024 году объем рынка систем накопления энергии на базе литий-ионных аккумуляторов составит 15 ГВт в год
Отрасль