Разработаны самоулучшающиеся литий-ионные батареи

04 декабря
2012
Отрасль

Специалисты из Аргоннской национальной лаборатории и Чикагского университета (оба - США) представили наноструктурные аморфные электроды из оксида титана (TiO2), которые не только не деградируют при эксплуатации, но даже улучшают свою электрохимическую производительность.

Интеркаляция большого количества литиевых ионов в структуру аморфного анода приводит к фазовому переходу с образованием ёмкой кубической структуры.

С помощью электрохимического метода учёные приготовили нанотрубки диоксида титана, которые затем были использованы при производстве круглых литиевых батарей. После того как батареи отработали в гальваностатическом режиме между 0,8 В и 2,0 В, образцы электродов были изучены методом рентгеновской дифракции (XRD) и рентгеновской абсорбционной спектроскопии (XAS).

Эти исследования вкупе с компьютерной симуляцией позволили в деталях представить процесс интеркаляции/деинтеркаляции ионов лития в электрохимических нанотрубках TiO2. Оказалось, что при высокой концентрации ионов лития (> 75%) в аморфном TiO2 происходит спонтанное появление дальнего порядка с образованием кубической структуры, которая демонстрирует долгоживущую обратимость и повышенную мощность, которая подкреплена ёмкостью, приближающейся к максимальной стереохимии Li2Ti2O4. Кроме того, анод удивительно стабилен в течение 600 циклов и демонстрирует высокий уровень удельной энергии (200 Вт за час на килограмм электрода) при удельной мощности в 30 кВт на килограмм электрода. 

В полноценной литий-ионной ячейке в паре со шпинелевым катодом LiNi0.5Mn1.5O4 новый анод TiO2 продемонстрировал напряжение, равное 2,8 В, и обратимую удельную ёмкость в 310 мА•ч/г (на сегодня это рекорд).

Таким образом, предложенный американцами аморфный электрод улучшает свои рабочие характеристики в процессе работы.

Подробнее об исследовании и полученных результатах читайте в Journal of Physical Chemistry C

Подготовлено по материалам Аргоннской национальной лаборатории

Поделиться
Другие материалы
27 марта
2020 11:19:00
Благодарность компании "Систеты 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
26 февраля
2020 09:39:00
“Лиотех” поставил аккумуляторы для крупнейшей в России СЭС с накопителем энергии
Компания