Коли справа доходить до розширення можливостей сучасних літій-іонних батарей, в інженерів є всі види альтернативних матеріалів, від солі до кремнію і пластику, обробленого в мікрохвильовій печі. Однак через його різноманіття, низьку вартість і знайомства з акумуляторними системами свинець є одним з найбільш привабливих варіантів серед всіх, і вчені тільки що продемонстрували, як цей матеріал може лягти в основу нового анода літієвої батареї, що збільшує ємність акумулятора.
Як один з двох електродів в літієвій батареї, анод завантажується іонами літію під час зарядки і вивільняє їх під час розряду. Сьогодні найкращим матеріалом для виготовлення анодів літієвих батарей є графіт, який добре виконує свою роботу, залишаючись стабільним протягом тисяч циклів зарядки. Але в чому вчені хотіли б бачити деякі поліпшення, так це в ємності самих батарей, і на думку команди з Аргонської національної лабораторії свинець має найбільший потенціал для вирішення даної проблеми.
Оскільки він широко використовується в свинцево-кислотних акумуляторах – найстарішому типі акумуляторних батарей в світі, – існують добре налагоджені ланцюжки поставок свинцю, а також системи для вторинного перероблення матеріалу в кінці терміну його служби. Це, в поєднанні з його низькою вартістю і доступністю, спонукало команду експериментувати з анодом на основі свинцю, і на перших порах були отримані дуже обнадійливі результати.
Команда почала з великих частинок оксиду свинцю, які змішували з вуглецевим порошком і струшували протягом декількох годин. В результаті частинки стали ще меншими і прилаштувалися в вуглецеву матрицю, укладену в тонку оболонку з оксиду свинцю.
Новий анодний матеріал пройшов випробування в акумуляторних елементах в лабораторії, де він забезпечив вдвічі більшу ємність зберігання енергії в порівнянні зі звичайними графітовими анодами за 100 циклів зарядки і довів свою повну стабільність. Команда змогла ще більше підвищити його продуктивність, додавши фторетиленкарбонат в розчин електроліту, який несе електричний заряд батареї.
«Наше відкриття кидає виклик нинішньому розумінню цього типу електродного матеріалу», – заявив Крістофер Джонсон, головний дослідник проєкту. «Наші результати також надають захоплюючі можливості для розробки недорогих, високопродуктивних анодних матеріалів для транспортування і стаціонарного зберігання енергії, наприклад, для резервного живлення для електричної мережі».
Натхнення: www.popmech.ru