News image News image News image News image News image News image News image News image


Катодный материал для сверхскоростных литий-ионных батарей
Нанотехнологии в технике - Батарейки и аккумуляторы

катодный материал для сверхскоростных литий-ионных батарей

Литий-ионные аккумуляторы можно обнаружить практически в каждом современном мобильном электроприборе. Одним из их недостатков являются сравнительно невысокие токи разряда и заряда, в результате чего аккумуляторы заряжаются достаточно долго, а при работе не могут обеспечить большую выходную мощность. Принцип работы литий-ионных батарей основан на перераспределении ионов лития между электродами, поэтому максимальный ток напрямую зависит от скорости их транспорта. Исследователи из MIT (США) разработали наноматериал на основе железо-литиевого фосфата LiFePO4, который обладает высокой подвижностью лития и благодаря этому обеспечивает высокие скорости разряда батарей.

LiFePO4 уже используется в качестве материала положительного электрода литий-ионных аккумуляторов. Недавно было показано, что литий может входить в кристаллическую структуру LiFePO4 лишь вдоль определенного направления, а именно, [010]. Исследователи предположили, что если обеспечить транспорт ионов лития вдоль поверхности кристалла к соответствующим граням, то это существенно увеличит скорость разряда батареи.

В ходе экспериментов твердофазным методом был получен порошок общего состава LiFe0.9P0.95O4-x с размером кристаллитов около 50 нм. На поверхности частиц феррофосфата наблюдался 5 нм слой обогащенной фосфором стеклообразной фазы, близкой по ряду характеристик к пирофосфатам. Авторы предположили, что она, в отличие от LiFePO4, обладает хорошей литиевой проводимостью в различных направлениях, поэтому даже тонкий ее слой значительно улучшает диффузию ионов Li+ вдоль поверхности кристаллитов LiFePO4.

Для исследования электрохимических свойств была собрана электрохимическая ячейка с катодом из нового материала и литиевым анодом, аналогичная по конструкции литиевым аккумуляторам. Для описания скорости разряда аккумулятора обычно используется время его полного разряда. За единицу измерения принимается такая скорость, при которой разряд полной емкости емкости С происходит за один час; тогда при скорости nC аккумулятор разрядится за 1/n часов.

При достаточно высокой для литиевых аккумуляторов скорости 2С полученный материал демонстрировал емкость, близкую к теоретической (около 170 мАч/г), и даже при 50С сохранял до 80% от этой величины; при этом за 50 циклов заряда-разряда не произошло какого-либо заметного снижения емкости. Возможно также достижение емкости 100 мАч/г при скорости 200С и 60 мАч/г - при 400С, что во много раз выше, чем у современных литий-ионных батарей. Емкость материала стехиометрического состава, полученного в тех же условиях, также достаточно велика, но заметно ниже описанной.

Развиваемая исследуемой ячейкой мощность достигает 170 кВт/кг при 400С, в то время как мощность современных литиевых аккумуляторов при обычных скоростях разряда составляет 0.5 - 2 кВт/кг. Способность литий-ионных батарей так быстро заряжаться и разряжаться ставит их в один ряд с суперконденсаторами. Продолжительность зарядки аккумулятора мобильного телефона может составить всего несколько десятков секунд, а мощной батареи электромобиля – несколько минут. Конечно, пока это лишь лабораторная разработка, и неизвестно, смогут ли ученые реализовать весь потенциал нового материала на практике.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

Нанотехнологии и закон

News image

Хотя в макроэкономике имеются некоторые сбои, сектор нанотехнологии продолжает свой подъем. В ближайшие пять лет ожид...

В НАСА выбирают цель следующей миссии

News image

В настоящее время у НАСА имеется три предложения касательно целей будущей миссии, космический аппарат которой со...

Наночастицы могут нанести вред ДНК челов

News image

Микробиологи из Университета Бристоля пришли к выводу, что наночастицы опасны для ДНК человека, поэтому концепция до...

Нано-цирконийполикарбосилан — прорыв в п

News image

Нано-цирконийполикарбосилан (HZrПКС) — предкерамический полимер для получения высокопрочной жаростойкой бескислородной композиционной керамики, обладающей стабилизированной структурой. Но...

Электроэнергия из тепла человеческого те

News image

Инженеры из Фраунгоферовского института интегральных схем IIS разработали единственный в своем роде трансформ...

Физические и химические процессы в ракет

News image

Современные жидкостные ракетные двигатели, принципы работы которых были предложены Циолковским более века назад, требуют дальнейшего со...

Самовоспроизводящиеся материалы

News image

В природе организмы способны к воспроизводству, но человеку пока не удавалось создать искусственный материал, который мо...

На Тайване ученые вырастили трех светящи

News image

Новости по теме: Китайские ученые вывели светящихся зеленых поросятБывший посол США в Киргизии стал представителем на...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Новый метод создания электродов для измерения свойств н

Ученые, изучающие физические явления на наноуровне, хорошо знают, что «припаять» контакты к единичной органической молекуле зачастую намного сложнее, чем синтезировать са...

Обои смогут защитить здание от повреждений

Berry Plastics в сотрудничестве с Army Corp of Engineers разработала новые обои, которые способны защитить здания от повреждений. Обои под на...

Нанотрубки научились получать в промышленных масштабах

Углеродные нанотрубки, основу для сверхпрочных материалов, можно будет получать в промышленных масштабах: благодаря изобретению американских химиков их стоимость заметно снизится. Нанотрубка – ...

ИЗОБРЕТЕН ОПТИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП С ЗОЛОТЫМ ПЕРОМ

Немецкие и швейцарские физики придумали оптический микроскоп с золотым пером , который сможет конкурировать с громоз...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.