Новые батареи из мятых графеновых шариков

25Января2018

Автор: Становой Сергей

В стремлении улучшить литий-ионные аккумуляторы ученые, исследователи и инженеры прибегают иногда к весьма необычным методам и технологиям. Например, инженеры из Северо-Западного университета предложили использовать не просто графен, а скомканные шарики из него.

Еще в 2011 году в аккумуляторных батареях были использованы графеновые структуры, напоминающие микроскопические скомканные листы бумаги в виде шариков. Тогда учеными и исследователями было подмечено, что графен в таком виде существенно поднимал электрическую эффективность аккумулятора и одновременно практически устранял вероятность возникновения дендритов – микроскопических волокон лития, которые не редко приводят к короткому замыканию электродов аккумулятора и возможному его возгоранию.

Как это обычно бывает, разработку после прекращения финансирования закрыли. Сейчас же ученые достали материалы буквально из мусорки. Чтобы создать скомканные шарики из графена они растворили материал в капельках воды. Когда вода испарялась капиллярные силы комкали графен, образуя подобие микроскопических шариков.

Полученный материал они использовали в качестве дополнительного пористого каркаса для анода в литий-металлическом аккумуляторе. Во время циклов заряда/разряда, как показали исследования, шар графеновых шариков препятствовал накоплению дендритов.

Почему ученые не создали цельную структуру в виде мембраны? Дело в том что во время циклов заряда/разряда цельная структура подвергается расширению и сжиманию. В конечном итого ее бы в буквальном смысле этого слова разорвало. А поскольку графеновые шарики никак не скреплены между собой то защитному слою не грозят ни какие конструктивные и структурные изменения, которые в конечном итоге привели бы к выходу из строя всей аккумуляторной батареи.

Прототип новой батареи, как рассказали сами исследователи, оказался намного легче такого же по емкости литий-ионного аккумулятора. Причем если в традиционной технологии используется ограниченное количество лития, чтобы максимально уменьшить эффект накопления дендритов, то новый аккумулятор можно практически полностью заполнять этим материалом.

Источник информации: Северо-Западный Университет (www.mccormick.northwestern.edu)