Аккумуляторные материалы на основе нанопроводов можно заряжать сотни тысяч раз

Батарея разряжается слишком быстро, что не очень приятно для многих продуктов. Если бы аккумулятор можно было заменить без замены, это было бы идеально. Недавно исследователи из США обнаружили, что аккумуляторные материалы на основе нанопроволоки могут многократно заряжаться сотни тысяч раз. Ожидается, что будет получена батарея, которая почти не требует замены.

Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине (UCI) обнаружили, что «провод», участвующий в осаждении механизмов накопления заряда на основе нанопроволоки, представляет собой всего лишь тонкую нанопроволоку. Форма представления). По словам исследователей, это нанопроволока из чистого золота с поверхностью, покрытой или залитой диоксидом марганца (MnO2). Сборка в основном представляет собой конденсатор, который образует конденсатор накопления заряда между чередующимися массивами нанопроволок и подвешен в электролитической среде.

В том же материале использование нанопроволок обеспечивает более высокое накопление заряда, чем тонкие пленки. Поскольку нанопроволоки в тысячи раз тоньше человеческого волоса, они обладают высокой проводимостью и имеют большую площадь поверхности для электронного хранения и передачи. Нанопроволоки из чистого золота имеют ширину около 240 нм и толщину 35 нм; толщина внешней оболочки составляет примерно от 143 до 300 нм. Согласно предыдущим исследованиям, эти нити чрезвычайно хрупкие, и их нелегко обслуживать при повторяющихся циклах разряда, заряда или заряда и разряда. Поэтому обычная литий-ионная батарея легко расширяется, становится хрупкой и, наконец, вызывает трещины.

Исследователи UCI решили эту проблему, покрывая нанопроволоки из чистого золота оболочкой из диоксида марганца и оборачивая сборку в электролите, сделанном из геля из оргстекла. Этот гель представляет собой комбинацию полиметилметакрилата (ПММА) и перхлората лития (LiClO4: источник ионов лития, образующих литий-ионный аккумулятор), который является чрезвычайно надежным и менее подверженным сбоям.

Возглавляя исследование, доктор MyaLeThai, кандидат в UCI, проверял электроды циклически до 200 000 раз за три месяца, не обнаружив никаких потерь мощности или мощности и не повредив нанопроволоки. Результаты этого исследования были опубликованы в последнем выпуске Energy Letters, опубликованном Американским химическим обществом.

Реджинальд Пеннер, глава химического отдела UCI, сказал: «Мия начала с забавного отношения, полностью покрывая очень тонкий гель на поверхности и начала заряжаться и разряжаться. Она обнаружила, что это необходимо только для покрытия нанопроволоки. Гель может заряжаться и разряжаться сотни тысяч раз без потери емкости ».

Он добавил: «Это действительно потрясающе. Поскольку аккумулятор обычно проходит через 5 000, 6 000 или 7 000 циклов зарядки и разрядки, он будет полностью сломан и не сможет использоваться». Структура, используемая исследователями UCI, в частности, нанопроволоки с высоким соотношением сторон используются для выявления или усиления любых возможных эффектов отказа: однако они никогда не проявляются.

Исследователи считают, что этот гель пластифицирует оксиды металлов в батарее и придаст им гибкость, предотвращающую растрескивание.

«Электрод с покрытием более эффективно сохраняет свою первоначальную форму, что делает его более надежным выбором», - говорит Тай. «Это исследование подтверждает, что электроды батарей с нанопроволокой имеют более длительный срок службы, что позволяет нам действительно достичь этой длины».

Исследование также проводилось совместно с программой Energy Frontier Research Center Университета Мэриленда по программе «Наноструктуры хранения энергии» (NEES) и финансировалось Департаментом фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США.

Страница содержит содержимое машинного перевода.