Как новые негативные материалы влияют на срок службы аккумуляторной батареи

Команда из Японского института исследования материалов (NIMS) успешно синтезировала чередующиеся материалы наночастиц оксида марганца и графена. В качестве материала отрицательного электрода для литиевых и ионно-натриевых аккумуляторных батарей композитный материал может увеличить заряд и разрядную емкость аккумулятора более чем в два раза и может продлить срок службы, решая проблему невозможности получения емкости и срока службы.

Высокая емкость - одна из целей вторичных батарей. В настоящее время в отрицательном электроде используются углеродные материалы. Теоретически оксиды переходных металлов обладают высокой емкостью и, как ожидается, станут заменителями углеродных материалов. В частности, оксид марганца со слоистой структурой превращается в нанометровый лист толщиной в одну молекулу. Он используется в качестве отрицательного электрода, и вся поверхность активна, что может значительно увеличить емкость. Однако сложность оксида марганца заключается в том, что повторная зарядка и разрядка могут легко разрушить структуру, а нанометры также легко конденсируются в кластеры.

Команда диспергировала наночастицы оксида марганца в растворе и смешала их с графеном, чтобы синтезировать несколько слоев ламинированных композитных материалов. И оксид марганца, и графен заряжены отрицательно и обычно отталкиваются друг от друга. Команда использовала химически модифицированный графен еще в 2015 году, чтобы сделать его положительно заряженным, что решило проблему отторжения и обеспечило максимальную емкость и максимальный срок службы материалов для отрицательных электродов из оксидов металлов в то время.

На этот раз, комбинируя два вещества на молекулярном уровне, достигаются высокие свойства, которые трудно достичь для отдельных материалов. Помимо использования для зарядки аккумуляторов, композитные материалы также могут значительно улучшить характеристики систем хранения и преобразования энергии, таких как суперконденсаторы и электродные катализаторы.

Страница содержит содержимое машинного перевода.