Примесь графена приводит к "самому крепкому" аккумуляторному электролиту на сегодняшний день

Твердотельная батарея, в которой жидкий электролит, несущий заряд, заменяется на твердую альтернативу, обещает ряд преимуществ в производительности по сравнению с современными решениями, но есть несколько проблем, которые необходимо решить в первую очередь.

Ученые из Университета Брауна сообщают о новом дизайне, который позволяет преодолеть некоторые ключевые препятствия, используя тонкую смесь керамики и графена для получения самого прочного твердого электролита на сегодняшний день.

 Добавление графена удерживает разрушенные поверхности хрупкого керамического электролита

В качестве решения, которое переносит ионы лития туда-сюда между анодом и катодом во время зарядки и разрядки батареи, жидкие электролиты играют важную роль в функционировании современных литий-ионных батарей. Но эти сильно летучие жидкости создают опасность возгорания при коротком замыкании батареи, поэтому есть место для улучшения безопасности.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Кроме того, альтернативные электролиты могут обеспечить более высокую плотность энергии и даже позволить модернизировать другие компоненты батареи. Например, анод, как правило, сделан из меди и графита, но ученые считают, что твердый электролит позволит батарее функционировать с чистым литиевым анодом, что может разорвать "узкое место в плотности энергии", согласно одному из недавно опубликованных исследований.

Но интеграция твердого электролита не совсем легкая, с усилиями до сих пор часто страдают от разрыва пласта и коррозии других частей батареи. Использование керамических материалов имеет форму одного из вариантов, но их хрупкость также оказалась проблематичной. Исследователи Университета Брауна считают, что они могут преодолеть этот недостаток, добавив немного графена, прочного и легкого чудесного материала, который также обеспечивает высокую электропроводность, атрибут, которым нужно было тщательно управлять для этих целей.

"Вы хотите, чтобы электролит проводил ионы, а не электричество", - говорит автор исследования Нитин Падчер. "Графен - хороший электрический проводник, поэтому люди могут подумать, что мы стреляем себе в ногу, поместив проводник в наш электролит". Но если мы будем держать концентрацию достаточно низкой, то сможем удержать графен от дирижирования, и мы все равно получим структурное преимущество".

Команда нашла это сладкое место, комбинируя определенное количество крошечных тромбоцитов окиси графена с керамическим порошком, а затем нагревая смесь до образования керамическо-графенового композита. В ходе испытаний команда показала, что электролитный материал обеспечивает двукратное увеличение прочности только на керамике, и что добавление графена не мешает его электрическим характеристикам.

"Происходит то, что когда в материале начинается трещина, графеновые пластинки, по сути, удерживают разрушенные поверхности вместе, так что требуется больше энергии для того, чтобы трещина прошла", - говорит Атанасиу.

Исследователи говорят, что, насколько им известно, это "самый крепкий твердый электролит, который кто-либо делал до сих пор", и надеются, что с дальнейшей доработкой он сможет использоваться в устройствах для повседневного применения. Отсюда исследователи планируют продолжить эксперименты с этим материалом и опробовать альтернативы графену и различным типам керамики, чтобы еще больше повысить его эксплуатационные характеристики. опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet