Новости

Ученые предложили использовать дерево или бумагу при изготовлении электролитов для твердотельных аккумуляторов

0.0/5 оценка (0 голосов)

В настоящее время аккумуляторы используются в различных изделиях, от портативных электронных устройств до электромобилей.

Основной проблемой при производстве аккумуляторных батарей является ее низкая экологичность, что сказывается и на экологической безопасности при ее эксплуатации и утилизации. В тоже время одним из современных требований, предъявляемых к аккумуляторам, является их высокая емкость. Эти факты и задают вектор развития технологий изготовления аккумуляторных батарей.

Наиболее востребованными аккумуляторными батареями на сегодняшний день являются литий-ионные (Li-ion) батареи.

В литий-ионных батареях в качестве электролита применяются соли лития, растворенные в жидком органическом растворителе. Так как в электролите носителями заряда являются ионы, то, следовательно, функцией электролита является создание проводящей среды между анодом и катодом батареи для перемещения этих самых ионов.

Несмотря на то, что электролиты на основе ионов лития хорошо себя зарекомендовали, они имеют и ряд недостатков. Так, при больших токах заряда и разряда в таких электролитах могут образовываться крошечные нити металлического лития, называемые дендритами. Эта особенность может приводить к возникновению короткого замыкания внутри батареи. Кроме этого, жидкие электролиты на основе ионов лития изготавливаются из легковоспламеняющихся и токсичных химических веществ. Причем факты воспламенения Li-ion батареи как говориться налицо!

2-Battery 

Все перечисленные недостатки могут быть компенсированы применением твёрдых электролитов.

Большинство исследованных твердых электролитов представляют собой керамические материалы, которые отлично проводят ионы, но при этом имеют большую толщину и повышенную хрупкость. Эти свойства могут привезти к возникновению трещин как при производстве, так и во время эксплуатации при заряде или разряде большими токами. Сегодня керамические материалы используются в твердотельных литий-металлических батареях.

Ученые Брауновского университета (США) опубликовали исследования твердотельного ионного проводника, который сочетает в себе медь с нанофибриллами целлюлозы — полимерными трубками, полученными из дерева. Согласно публикации ученых, материал толщиной с бумагу имеет ионную проводимость, которая в 10-100 раз выше, чем у других полимерных ионных проводников.

1-Battery 

Процесс изготовления твердотельного электролита, так называемого ионного проводника Li-Cu-CNF показан ниже. 

Сначала целлюлозную бумагу помещают в щелочной раствор, содержащий ионы меди. Медь постепенно взаимодействует с молекулярными цепями целлюлозы, образуя окрашенный в синий цвет лист. После промывки водой на лист осаждали гексафторфосфат лития. 

3-Battery

Для увеличения емкости аккумуляторов увеличивают площадь их электродов, при этом увеличивают и их толщину. Это приводит к низкой ионной проводимости толстых твердотельных электродов. Для улучшения ионной проводимости электродов их заключают в ионопроводящее связующее. Используя новый материал из целлюлозы в качестве связующего, ученые продемонстрировали то, что это позволяет создавать высокоэффективные твердотельные ионные проводники, которые могут найти применение далеко за пределами безопасных твердотельных батарей с высокой плотностью энергии (емкостью).

Таким образом использование природных, экологически чистых материалов уменьшит общее воздействие производства аккумуляторов на окружающую среду.

Ученые надеются, что новый материал поможет вывести технологии твердотельных аккумуляторов на массовый рынок.

 

Основы электроники

Видеокурс "Черчение схем в программе sPlan 7"

Kurs-splan

Если Вы хотите научиться чертить электрические схемы, создавать рисунки и иллюстрации (например при оформлении курсовых, дипломных, при публикации на сайте и т.д.) быстро и профессионально, то у меня для Вас есть отличная новость!

 

Вы можете совершенно БЕСПЛАТНО получить полноценный курс по черчению схем и созданию рисунков в программе sPlan 7.0!

Бесплатно!

 

Видеокурс "Программирование микроконтроллеров для начинающих"

mk-avr

Если Вы хотите из новичка превратиться в профессиноала, стать высококлассным, конкурентноспособным и грамотным специалистом в области самого перспективного направления микроэлектроники, тогда изучите новый видокурс по микроконтроллерам!

Уверяю такого еще нет нигде!

В результате вы научитесь с нуля не тольно разрабатывать собственные устройства, но и сопрягать с ними различную переферию!

Подпишись на мой канал youtube!

СКАЧАЙ Комплекс уроков ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Комплекс уроков Электричество