Графеновые шарики для литиевых аккумуляторов

Недавно группа исследователей из Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) разработала уникальный материал для литиевых аккумуляторов, на основе графена, который позволяет увеличить производительность на 45% и в пять раз быстрее производить зарядку, чем стандартные литий-ионные батареи. Эта уникальная технология может привести к тому, что электрические автомобили, телефония и компьютеры в будущем будут проводить гораздо меньше времени, будучи подключенными к розетке или к зарядной станции.

В своих исследованиях SAIT тесно сотрудничала с Samsung SDI, а также командой из Школы химической и биологической инженерии Сеульского национального университета.

Изучение технологии батарей следующего поколения

Литий-ионные батареи впервые появились на рынке в 1991 году и широко применяются в мобильных устройствах и электромобилях. Однако со стандартными литиевыми батареями, даже с технологией быстрой зарядки, требуется длительное время, по крайней мере, не меньше часа, чтобы полностью зарядиться. Считается, что они достигли своего предела для расширения емкости. Было предпринято множество попыток изучить использование новых инновационных материалов. Среди таких материалов графен, стал основным источником интереса, как материал следующего поколения.

Графен — это один слой углеродных атомов из графита, он обладает высокой механической прочностью, гибкостью и химической стабильностью. Графен в 100 раз эффективнее меди проводит электрический ток и обладает замечательной подвижностью электронов — в 140 раз быстрее, чем кремний, что делает его идеальным материалом для быстрого заряда.

Ученые из института SAIT, совместно с учеными из Национального университета в Сеуле, придумали новый метод совмещения графена с кварцем, что приводит к появлению микроскопических шариков, форма которых напоминает форму хлопьев попкорна. На поверхность кварцевых частиц с помощью процесса химического осаждения из паровой фазы наносится слой графена, и такой материал используется в качестве основного материала анода и в качестве защитного материала никелевого катода аккумулятора. Помимо увеличения эффективной площади электродов аккумулятора, покрытие графеновых шариками обеспечивает дополнительную проводимость, что снижает потери энергии и уменьшает нагрев батареи во время ее зарядки.

Опытный образец литий-ионного аккумулятора с электродами, покрытыми графеновыми шариками, оказался способен получить полный заряд всего за 12 минут, для сравнения, время полного заряда традиционных аккумуляторов составляет не менее часа. Кроме этого, емкость нового аккумулятора стала на 45 процентов выше емкости сопоставимой с емкостью традиционного аккумулятора, также, новый аккумулятор полностью сохранял свою работоспособность при длительном пребывании при температуре 60 градусов Цельсия.

"Разработанный нами способ позволяет наладить масштабный синтез многофункционального композитного материала на основе графена, стоимость которого будет низкой", — рассказывает доктор Сон Ин (Dr. Son In) — "Этот материал станет тем, что обеспечит соответствие возможностей литий-ионных аккумуляторов быстро растущим потребностям автомобильного рынка и рынка портативных электронных устройств "

Результаты исследований SAIT подробно освещены в выпуске журнала Nature Nature в ноябре месяце текущего года в статье под названием «Графеновые шарики для литиевых аккумуляторов с быстрой зарядкой и высокой объемной плотностью энергии». Источник

Спасибо за прочтение. smileyЕсли вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения.