Новые наночастицы удвоят ёмкость аккумуляторов

Специалистами «Массачусетского технологического института и университета» был найден способ троекратного увеличения ёмкости электродов в литий-ионных аккумуляторах. Разработанная ими технология производства также позволит существенно продлить срок эксплуатации батарей и уменьшить время их заряда и разрядки. При столь значительных преимуществах, созданный ими электрод с использованием алюминий-титановых наночастиц достаточно прост в изготовлении.

Современные литий-ионные батареи, используемые в мобильных телефонах, ноутбуках концентрируют ионы в области электрода с положительным зарядом, изготовленного из графита. Теоретически для производства могут быть применены и другие материалы с лучшими параметрами, но наряду с преимуществами альтернативные варианты имеют свои недостатки. Литиевый электрод способен накапливать в десять раз большее количество энергии, чем графитовый, но он склонен к воспламенению. Кремний или олово также обладают в этом случае более высокими показателями, но только при медленном заряде и разряде. 

Большая часть материалов имеют свойство изменять свой объём, что приводит к деформациям, механическим напряжениям, разрушающим электроды. Это является основной причиной потери ёмкости аккумулятором.

Исследователи, о которых говорилось выше, нашли способ устранения большей части недостатков современных источников питания. Основой их технологии стали наночастицы с титановой оболочкой и алюминием внутри, способным расширяться и сжиматься в допустимых пределах. Благодаря этому алюминиевые наночастицы могут концентрировать и высвобождать ионы, а оболочка из титана предохранят электрод от повреждений. 

После теста удалось выяснить, что оболочки из титана после 500 циклов заряда-разряда стали незначительно толще, а наночастицы из алюминия сохранили свою форму и не потеряли в массе. Электрод обеспечивает ёмкость аккумуляторов, не менее 1,2 ампер-часа на грамм, что в три раза больше, чем ёмкость графитового электрода (0,35 ампер-часа на грамм).