Переориентация слоев графита магнитным полем увеличивает емкость батарей в три раза

В швейцарском Институте Поля Шеррера (PSI) и Высшей технической школе Цюриха (ETH Zurich) разработали простую и недорогую процедуру, позволяющую значительно улучшить производительность обычных литий-ионных аккумуляторов.

Она подходит для батарей всех размеров — для часов, смартфонов, ноутбуков и автомобилей — увеличивает их емкость и сокращает время зарядки.

Достичь это авторам, опубликовавшим статью о своём изобретении в журнале Nature Energy, удалось не обращаясь к новым материалам, а более полно реализуя потенциал уже имеющихся — оптимизировав графитовый анод литий-ионной батареи.
Графит состоит из спрессованных слоев. При зарядке-разрядке батареи ионы лития должны просачиваться сквозь эту плотную массу в обоих направлениях. Для этого им приходится находить обходные пути, что снижает производительность батареи.
Избавиться от этого недостатка можно, если на стадии изготовления выстроить эти слои вертикально: перпендикулярно поверхности анода, ориентированными в направлении катода.
Для этого ученые ETH Zurich адаптировали технологию, применяемую в производстве синтетических композитных материалов. Графитовые хлопья покрывали наночастицами оксида железа, чувствительными к магнитному полю, а затем смешивали их с этиловым спиртом. На полученную взвесь уже намагниченных хлопьев воздействовали внешним полем интенсивностью 100 миллитесла (примерно как магнит бытового холодильника). Вращая такой магнит инженеры смогли ориентировать все пластинки графена параллельно друг-другу и вертикально, как книги на полке. Образующаяся формация сводит к минимуму длину пути диффузии ионов лития.
Изображения, полученные с помощью микроскопа, показали, что если магнитное поле не отключать в процессе высыхания суспензии, пластинки сохраняют новую ориентацию. Остающиеся в аноде наночастицы оксида железа не оказывают никакого воздействия на функции батареи.
В лабораторных условиях оптимизация анода позволила авторам добиться трехкратного роста емкости. В коммерческих батареях из-за их более сложной конструкции выигрыш должен быть скромнее, порядка 30-50%, но дальнейшие эксперименты могут улучшить этот предварительный прогноз. Интересно, что эта технология переносится и на другие конструкции батарей с анодом и катодом, включая натрий-ионные.

Изготовим изделия из графита различных марок любой сложности по чертежам Заказчика. Изделия из углеродных композиционных материалов УУКМ. Графит измельченный заданной фракции, пеллеты для науглераживания, лодочки из графита, тигли, блоки футеровочные графитированные. Графит литейный ГЛ, тигли, кристаллизаторы, непрерывное литье, графит ГМЗ, графит АРВ, графит МПГ, графит АГ, графит ГЭ, графит антифрикционный, графит электродный, измельченный графит, графит изостатический, графит силицированный, лодочки из графита, тигли для плавки в индукционных печах, блоки футеровочные графитированные, терморасширенный графит, графит СГ. Торцевые уплотнения для насосов из графита по чертежам заказчика.
По вопросу приобретения обращайтесь в ООО ПКФ «Гармония».
Тел.: +38(061)2773846, email: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.