Свинцевий анод для літієвих батарей подвоює ємність накопичення енергії

Коли справа доходить до розширення можливостей сучасних літій-іонних акумуляторів, розглядаються всі види альтернативних матеріалів, від солі до кремнію та пластику, обробленого у мікрохвильовій печі. Через велику наявність, низьку вартість і знайомство з акумуляторними системами свинець є одним з найбільш привабливих варіантів, і вчені це тільки що продемонстрували. А саме, як цей матеріал може лягти в основу нового анода літієвої батареї, який пропонує значно більшу ємність.

Як один з двох електродів в літієвої батареї, анод завантажується іонами літію під час зарядки і вивільняє їх під час розряду. Сьогодні графіт є кращим матеріалом для виготовлення анодів літієвих батарей, він добре служить їм, залишаючись стабільним протягом тисяч циклів зарядки. Але де вчені хотіли б бачити деякі поліпшення, так це в ємності їх сховищ, і для команди з Аргонської національної лабораторії свинець має великий потенціал.

Оскільки свинець широко використовується в свинцево-кислотних акумуляторах, найстарішому типі акумуляторних батарей, існують добре налагоджені ланцюжки поставок свинцю, а також системи для вторинної переробки матеріалу в кінці терміну його служби. Це, в поєднанні з його низькою вартістю і доступністю, привело команду до експериментів з анодом на основі свинцю для використання в літій-іонної батареї, що дало деякі багатообіцяючі перші результати.

Вчені почали з великих часток оксиду свинцю, які змішували з вуглецевим порошком і струшували протягом декількох годин. У підсумку вони перетворюються в більш дрібні мікроскопічні частинки, вбудовані в вуглецеву матрицю, укладені в тонку оболонку з оксиду свинцю.

Цей новий анодний матеріал пройшов випробування в акумуляторних елементах в лабораторії, де він забезпечив вдвічі більшу ємність зберігання енергії в порівнянні зі звичайними графітовими анодами за 100 циклів зарядки і довів свою повну стабільність. Команда дослідників змогла ще більше підвищити його продуктивність, додавши фторетіленкарбонат до розчину електроліту, який несе електричний заряд батареї.

«Наше відкриття кидає виклик нинішньому розумінню цього типу електродного матеріалу», — говорить Крістофер Джонсон, головний дослідник проекту. «Наші результати також забезпечують приголомшливі наслідки для розробки недорогих, високопродуктивних анодних матеріалів для транспортування і стаціонарного зберігання енергії, наприклад, резервного живлення для електричної мережі».