| 0 |
|
Традиционные аноды для литий-ионных батарей сделаны из медной фольги с покрытием из графита, полимерного наполнителя и проводящих добавок. Поскольку потенциал графита как анодного материала в настоящее время почти полностью исчерпан, исследователи ведут поиск замены.
Перспективной альтернативой мог бы быть кремний, который превосходит графит по удельной энергоемкости почти на порядок, если бы не проблемы с объемным расширением, ведущие к быстрой деградации батарей.
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (UC Riverside) нашли способ обойти это препятствие: в Nature Scientific Reports они рассказали о новом бумагоподобном материале из кремниевых нановолокон. Он не нуждается в металлических коллекторах тока и полимерных связующих агентах, выдерживает сотни перезарядок без заметного ухудшения свойств и способен в несколько раз увеличить удельную энергоемкость литий-ионных батарей для электромобилей и персональной электроники.
Губчатую волоконную структуру кремния получали методом электрогидродинамического барабанного напыления. Между соплом, испускающим раствор ортосиликата тетраэтила, и вращающимся барабаном создавали разность потенциалов 20-40 тыс. вольт. Под действием электрических сил образовывалась утончающаяся струя, ось которой совпадала с направлением электрического поля. Одновременно происходило интенсивное испарение растворителя, при этом струя отверждалась, а образующиеся нановолокна дрейфовали во внешнем электрическом поле на поверхность барабана. Обработка парами магния завершала процесс формирования губчатой наноструктуры.
Эта технология также решает вопрос масштабируемости производства. Обычно, материалы без связующих добавок, например, кремниевые нанопровода или углеродные нанотрубки, выращивают химическим осаждением в количествах, измеряемых микрограммами. Но авторы работы смогли даже в лабораторных условиях получить несколько грамм кремниевых нановолокон.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
