Твердотельные батареи из целлюлозы

Новый материал, извлеченный из деревьев, может оказаться идеальным электролитом для твердотельных батарей.

Батареи с твердым электролитом - это будущее, они безопаснее и мощнее. Но поиски лучших материалов для твердотельных батарей все еще продолжаются. Американские исследователи разработали новый органический материал из древесины, обладающий очень перспективными свойствами.

Рекордная электропроводность

Новый материал представляет собой твердый ионный проводник, в котором медь сочетается с целлюлозными нановолокнами. Это полимерные трубки, полученные из древесины. Материал тонок, как бумага, гибок и обладает гораздо лучшей ионной проводимостью, чем другие полимерные ионные проводники.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

В частности, материал в 10-100 раз более электропроводный, сообщают исследовательские группы из Университета Провиденса и Университета Мэриленда в журнале Nature. "Мы обнаружили, что этот ионный проводник обладает рекордно высокой ионной проводимостью среди всех твердых полимерных электролитов", - пишут они.

Материал может быть использован либо в качестве твердого электролита, либо в качестве ионопроводящего связующего в катодах твердотельных батарей. В настоящее время для твердых электролитов часто используются керамические материалы, которые очень хорошо проводят электричество, но являются толстыми, жесткими и хрупкими. Поэтому трещины и разломы легко возникают либо уже в процессе производства, либо из-за приложенного напряжения при зарядке или разрядке батареи. Эта проблема не существует с гибким, тонким как бумага новым материалом.

Он также обладает большими преимуществами в качестве материала катода: Катоды должны быть гораздо толще, чтобы достичь емкости анодов. Однако такая толщина может повлиять на проводимость, делая батарею менее эффективной. Для предотвращения этого более толстые катоды должны быть заключены в ионопроводящее связующее вещество. Используя новый материал в качестве связующего, исследователи смогли разработать один из самых толстых катодов из когда-либо представленных.

Чтобы понять, почему новый материал является таким хорошим проводником, исследователи провели компьютерное моделирование микроскопической структуры медно-целлюлозного материала. Исследование показало, что медь увеличивает пространство между полимерными цепочками целлюлозы, которые обычно находятся в плотно уложенных пучках. Это большее расстояние создает "ионные супермагистрали", по которым ионы лития могут двигаться относительно беспрепятственно. Это означает, что в органическом твердом электролите ионы лития движутся по механизмам, которые исследователи обычно находят в неорганической керамике. По их словам, это позволяет добиться рекордно высокой ионной проводимости.

Исследовательские группы убеждены, что этот новый материал может стать большим шагом на пути к созданию твердотельной батареи, пригодной для массового производства. Твердотельные батареи значительно мощнее и долговечнее литий-ионных, которые работают с жидким электролитом. Поэтому во всем мире идет гонка между различными производителями за разработку первой твердотельной батареи, пригодной для массового производства. опубликовано econet.ru по материалам energyload.eu

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

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