Производительность аккумуляторов для портативной электроники может быть выше

21 февраль, 2014 - 15:22Леонід Бараш

Постоянно растущий рынок для портативных электронных устройств, таких как ноутбуки, сотовые телефоны и MP3-плееры привел к увеличению спроса на компактные аккумуляторы. Одними из самых популярных являются
литий-ионные.

Ученые и инженеры во всем мире ищут пути повышения плотности мощности, срока службы и общей производительности литий-ионных аккумуляторов. Недавно японские исследователи сообщили об усовершенствовании технологии литий-ионных аккумуляторов, которое они оценивают как крупный прорыв. Они изготовили катод из оксида лития кобальта (LiCoO2), в котором отдельные зерна компаунда располагаются в определенной ориентации. Исследователи утверждают, что это делает аккумулятор более производительным, чем со случайно ориентированным LiCoO2-катодом.

И в обычных, и в перезаряжаемых батареях ток вырабатывается вследствие электрохимической реакции с участием катода, анода и электролита. Однако при приложении к аккумулятору внешнего напряжения направление движения зарядов изменяется на противоположное. Это позволяет аккумулятору восстановить потерянный заряд.

«В литий-ионном аккумуляторе ионы лития двигаются от анода к катоду во время разряда и обратно при зарядке, — сказал Тору Судзуки (Tohru Suzuki), соавтор статьи. — Материал катода имеет слоистую структуру, что облегчает проникновение ионов лития. Если структура ориентирована в определенном направлении, ионы лития имеют лучший доступ к решетке и, в свою очередь, производительность зарядки-разрядки улучшается».

Используя вращающееся магнитное поле, ученые смогли изготовить идеальную текстурированной микроструктуру отдельных зерен LiCoO2, составляющих катод, — перпендикулярно ориентированную в С-плоскости (вертикальная сторона) и случайно ориентированную по оси С. В отличие от катодов, где микроструктуры беспорядочно ориентированы как в С-плоскости, так и по оси С, ориентированные зерна обеспечивают легкий доступ для ионов лития, снимая напряжение, связанное с чередованием слоев.

«Это создает высокоэффективный поток электронов в обоих направлениях», — сказал Судзуки.

Производительность аккумуляторов для портативной электроники может быть выше

Схематическое изображение кристаллической структуры LiCoO2