Сера и нановолокно — новые материалы для литий-ионных батарей

6 октября 2011 г., 12:45

Современные литий-ионные аккумуляторы, широко используемые в бытовых электроприборах, не слишком подходят, например, для электромобилей и сетей хранения энергии, поскольку обладают достаточно низкой энергетической плотностью. Усовершенствовать эти элементы питания можно, например, счет применения новых материалов при производстве положительного и отрицательного электродов.

Ученые Стэнфордского университета под руководством адъюнкт-профессора И Цуя (Yi Cui) предложили использовать в батареях новый электролит, анод производить из кремния, а катод — из специального материала на основе полого нановолокна, покрытого серой. Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Letters.

Как отмечает руководитель проекта проф. Цуй, использование серы в катоде (а этот материал обладает емкостью в 10 раз выше, чем у применяемых сегодня материалов, но разность потенциалов примерно вполовину меньшую), позволяет построить литий-ионные элементы питания, в 4-5 раз более емкие, чем производятся в настоящее время. Кроме того, этот материал недорог и нетоксичен, но предлагавшиеся ранее образцы не дошли до промышленного производства из-за того, что катод из серы в процессе циклов перезарядки быстро разрушался. Правда, в этих образцах серой покрывали открытые наноструктуры, что подвергало материал воздействию электролита батареи.

В новом образце, изготовленном по уникальному техпроцессу (основанному на методах, обычно используемых для фильтрации воды) сера покрывает внутреннюю, а не внешнююю сторону нанотрубки, такая практически закрытая структура (длина полого нановолокна в 300 раз больше его диаметра) значительно снижает утечку полисульфидов в раствор электролита.