Аноды, изготовленные из пористого аморфного кремния, могут улучшить емкость литий-ионных аккумуляторных батарей

anodyВозможно, что скоро литий-ионные батареи больше не будут содержать аноды из графита. Кремний в качестве анодного материала дает гораздо более высокую емкость заряда, но его степень кристалличности до сих пор была недостатком, сообщает немецкое химическое общество Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

В журнале «Angewandte Chemie» (Прикладная химия) китайские ученые представили пористую аморфную модификацию кремния, свойства которой значительно превышают прочие материалы для анодов в аккумуляторных батареях.

Кремний обеспечивает почти десятикратное увеличение теоретической емкости заряда, чем графит

В настоящее время наиболее распространенный анод в литий-ионных батареях состоит из углерода в графитовой модификации. Однако, у графита относительно низкая зарядная емкость. Другими проблемами таких батарей являются небольшое число циклов, повышение внутреннего сопротивления во время циклов зарядки, старение и аспекты безопасности.

Альтернативой углероду мог бы стать кремний, который обеспечивает теоретическую зарядную емкость почти в десять раз выше, чем графит. Однако, в процессе зарядки и разрядки возникает проблема: расширение и сжатие во время циклов приводит к пульверизации и падению емкости. Цзянь Ян и его коллеги из Шаньдунского университета в Китае получили аморфную модификацию пористого кремния, которая компенсирует эти недостатки.

Метод может стать очень привлекательным для будущего массового производства

То, что кремний принимает аморфное состояние, на самом деле является логическим следствием, так как кремний все равно заканчивается аморфным состоянием, объясняют исследователи: «Поскольку кремний в ходе аморфного электрохимического литиирования /делитиирования становится в конце концов аморфным, то использование его в этом состоянии с самого начала выглядит очень привлекательно».

Но целенаправленное производство аморфного кремния очень трудное. Метод, который нашли исследователи, включает в себя относительно безопасные исходные материалы. Что делает их методику очень привлекательной, особенно для будущего массового производства, считают авторы.

Зарядная емкость аморфного пористого кремния в три раза больше по сравнению с графитом

Аморфный пористый кремний, полученный таким образом, превосходно удовлетворяет электрохимические требования. Его зарядная емкость в три раза лучше, чем у графита, а стабильность циклов намного лучше, чем у кристаллического кремния. Кроме того, есть возможности для увеличения потенциала: немного углерода в дополнение к структуре, и электрохимические характеристики, скорее всего, станут еще лучше, говорит Ян.

Оригинал доклада по адресу: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201608146/abstract

Источник: http://www.solarserver.de/solar-magazin/nachrichten/aktuelles/2016/kw42/anoden-aus-poroes-amorphem-silizium-koennten-die-leistung-von-lithium-ionen-akkus-verbessern.html

Солнечные батареи купить Николаев – Херсон – Одесса – Киев – компания SunNik

Написать нам