С $27 миллиардами в год в продажах литий-ионные аккумуляторы уже доминируют над рынком для rechargeables. Но всегда существует давление для добиваний большего успеха. Теперь исследователи сообщают, что они придумали способ использовать нанотехнологии или для значительно увеличения мощность аккумулирования энергии литий-ионных аккумуляторов или уменьшить их вес при поддержании их текущего энергетического содержания. Новая работа могла привести ко всему от более легких ноутбуков до электромобилей со значительно более длинным диапазоном.
В стандартном rechargeables положительно наполненные литиевые ионы сохранены в основанном на углероде аноде и потоке в катод, поскольку батарея освобождена от обязательств. Углерод легок и надежен по многим циклам зарядки и освобождения. Но требуется приблизительно шесть атомов углерода для удерживания каждого литий-ионным.
Недавно, исследователи стремились сделать аноды из кристаллического силикона, потому что каждый кремниевый атом может держать приблизительно четыре литиевых атома, давая ему потенциал для хранения намного большего количества энергии.В 2007 исследователи во главе с И Цуем, материаловедом из Стэнфордского университета в Пало-Альто, Калифорния, сделали просто это.
Они обработали свой анод от нанопроводов кристаллического силикона, достаточно узких, чтобы раздуться и сжаться с меньшим количеством ущерба. Батареи могли аккумулировать целых 10 раз нагрузку как стандартный rechargables, но они стерлись по повторной нагрузке и циклам выброса. Проблема состоит в том, что кристаллический материал в конечном счете ломается, разрушая его способность, которая будет перезаряжаться.
Таким образом для его текущего исследования, бригада Цуя заменила хрупкие кремниевые нанопроводы углеродными нановолокнами, которые были тогда одетыми в аморфного кремний. Врожденная стабильность углеродных ядер позволила исследователям полностью обвинять аморфного кремний в литиевых ионах.
Результат, о котором они сообщают в предстоящем выпуске Нано Писем, то, что новые кремниевые углеродом гибридные аноды имеют шесть раз зарядное качество стандартных все-углеродных анодов, но на ранних испытаниях они, кажется, более стабильны, чем их все-кремниевые коллеги. Это могло в конечном счете позволить компаниям батареи делать более легкие батареи, которые могли быть ключевыми для будущих электромобилей; компании могли также сохранить батарею, нагружают то же, но увеличивают сумму энергии, которую они хранят на целых 50%, Цуй предлагает.Арумугэм Мантирэм, химик материалов и эксперт по батарее в университете Техаса, Остина, хвалит трансгрессию.
Но то, насколько результаты улучшат будущие батареи, неясно, он говорит, потому что новые материалы должны все еще быть объединены с другими компонентами батареи и доказаны быть дешевым, безопасным, и быстро наполнить. «Это очень, очень сложная проблема», говорит Мантирэм. «Вот почему технология батареи изменялась так медленно».