Співробітники американських компаній Nanotek Instruments і Angstron Materials сконструювали літій-іонну клітинку, яка перевершує традиційні літій-іонні акумулятори та «суперконденсатори» по щільності потужності та енергії.

Співробітники американських компаній Nanotek Instruments і Angstron Materials сконструювали літій-іонну клітинку, яка перевершує традиційні літій-іонні акумулятори та «суперконденсатори» по щільності потужності та енергії.

Такі результати забезпечує оригінальний механізм дії осередки: в ній відбувається обмін іонами між поверхнями двох наноструктурованих електродів, а звичні процеси інтеркаляції та деінтеркаляціі літію ролі не грають. Пористі катод і анод нового пристрою мають великі вуглецеві поверхні, що безпосередньо контактують з рідким електролітом; в першому робочому циклі літій, який знаходиться у формі частинок або фольги на аноді, іонізуєтся, отримані іони через електроліт просуваються до катода, проникають в пори і дуже швидко захоплюються . При перезаряді іони літію настільки ж швидко вивільняються і мігрують до аноду.

Схема нової літій-іонної комірки (ілюстрація ACS, Jang et al.).

Електроди літій-іонних осередків виготовлялися з графена (85%), політетрафторетилену (10%) і провідної добавки (5%). В експериментах вони демонстрували щільність енергії, що доходить до 160 Вт • год / кг, що в 30 разів вище можливостей звичайних симетричних «суперконденсаторів» (5 Вт • год / кг) і порівнянно з показниками літій-іонних акумуляторів. Щільність потужності при цьому складала 100 кВт / кг, у той час як «суперконденсатори» дають лише 10 кВт / кг, а літій-іонні батареї – 1 кВт / кг.

Найближчим часом учені планують більш точно оцінити термін служби пристроїв, які, як показали дослідження, можуть зберігати 95% ємності після тисячі робочих циклів. «Ми не бачимо ніяких серйозних перешкод, здатних затримати комерціалізацію технології, – говорить один із засновників Nanotek Instruments і Angstron Materials Бор Цзян (Bor Jang). – Звичайно, графен зараз продається за дуже високими цінами, але в найближчі роки вартість його виробництва повинна різко знизитися ».

Порівняння характеристик нових пристроїв (різні символи відповідають різній товщині електродів) і вже відомих електрохімічних конденсаторів і літій-іонних акумуляторів (ілюстрація ACS, Jang et al.).

За матеріалами: PhysOrg.

Tweet