Рабочую емкость литий-ионных батарей увеличили нанокристаллы олова

Сотрудником Высшей технической школы Цюриха Максимом Коваленко и его коллегами в журнале Journal of the American Chemical Society опубликована статья. С ее кратким содержанием можно ознакомиться на сайте Высшей технической школы. Таким образом химики обнародовали результаты своей работы.

Публикации подтверждают, что на сегодня учеными уже разработана методика получения нанокристаллов олова. Как отмечают эксперты, именно она позволит почти в два раза увеличить рабочую емкость литий-ионных батарей.

Заслуга химиков в том, что они смогли подобрать условия выращивания нанокристаллов Sn/SnO2 таким образом, что все частицы, которые получаются, почти одинакового размера. Если говорить строго, то они все-таки отличаются. Однако разброс не превышает 10 процентов.

Размер частиц можно регулировать в пределах 9-23 нанометров. Такое может понадобиться в зависимости от какой-либо конкретной задачи.

В литий-ионной батарее, которую разработали химики, нанокристаллы олова наносят на анод. Здесь нанокристаллы выступают в качестве «губки» для ионов лития. Олово очень хорошо подходит для этой задачи. И все потому, что оно наделено способностью связать до четырех ионов металла.

Подчеркнем при этом, что его собственный объем троекратно увеличивается. Когда мы говорим о макроскопических кристаллах, то для них такое расширение связано с неизбежным разрушением. Вот почему, когда создавали такую батарею, химики решили применять олово именно в форме кристаллических наночастиц.

Как объяснили авторы разработанной методики, использование нанокристаллов не изменяет исходную емкости батареи, когда выполняют первую зарядку. Однако уже через несколько циклов работы разница между традиционной и «нанокристаллической» батареей становится значительной. Скажем, после 100 перезарядок один грамм материала батареи обладает емкостью в 700 миллиампер-часов.

Здесь необходимо отметить, что ранее аналогичный подход к созданию батарей на основе оловянных анодов применила еще одна группа химиков. Вместо нанокристаллов металла ученые сочли возможным применить микроскопические нити, которые также образуют своеобразную губку, которая впитывает ионы лития.

Литий-ионные батареи в настоящее время считаются самым распространенным современным типом аккумулятора электричества. Они нашли широкое применение в электронике, и сейчас можно уже утверждать, что они, по сути, вытеснили другие типы батарей. Альтернативой литий-ионных батарей сегодня могут служить, пожалуй, только ионисторы и окислительные топливные элементы на спирте.