Батареи удвоенной емкости используют анод из нанокристаллов олова

Сотрудники лаборатории неорганической химии в ETH Zurich (Швейцария) разработали анодный наноматериал, значительно повышающий энергоемкость литий-ионных батарей.

Он состоит из мельчайших кристаллов олова, поглощающих ионы лития при зарядке аккумулятора и высвобождающих — при разрядке. Каждый атом олова способен связывать четыре иона лития, но при этом происходит почти трехкратное увеличение объема электрода. Чтобы предотвратить структурное разрушение материала ученые внедрили нанокристаллы в пористую, электропроводящую углеродную массу.

Еще одной серьезной проблемой, с которой столкнулись ученые, стало обеспечение высокой однородности размеров создаваемых наночастиц. Ее удалось решить, контролируя время и температуру фазы роста кристалла.

С использованием однородных кристаллов олова разных размеров, углерода и соединяющего агента, были изготовлены несколько опытных образцов электродов. На испытаниях все они обеспечили удвоенную емкость батарей по сравнению с традиционными электродами. На первом цикле зарядки-разрядки габариты нанокристаллов не влияли на рабочие характеристики аккумуляторов, но в дальнейшем, электроды с частицами меньшего размера значительно лучше сохраняли способность поглощать и высвобождать ионы лития. Экспериментально установленный оптимальный размер нанокристалла для литиевых батарей равен 10 нм.

Следующей задачей ученых станет оптимизация микроструктуры электродов, поиск наилучших вариантов углеродных матриц, связывающего вещества и электролита, подготовка, при участии швейцарского промышленного партнера, коммерческого дебюта батарей с повышенной емкостью и более долгим периодом эксплуатации.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI