Порошковое покрытие электродов улучшит параметры аккумуляторов

09.09.2022

В последние годы ученые активно занимаются разработкой новых типов аккумуляторных батарей, показатели которых должны по всем параметрам превосходить показатели литий-ионных батарей. Одним из самых перспективных типов считаются литий-металлические батареи, однако они имеют один недостаток - быстрый рост дендритов, древовидных токопроводящих образований из металла, которые сначала снижают емкость батареи, а затем приводят к ее полному выходу из строя.

Исследователи из института Райса (Rice University) отыскали перспективное решение трудности роста дендритов. Для предотвращения этого на поверхность электродов наносится покрытие из специального порошка, что позволяет сохранить батарею в исправности долгое время.

В литий-металлических батареях графитовый электрод, используемый в качестве анода в литий-ионных батареях, заменен электродом из чистого металлического лития. Это позволяет значительно увеличить показатель плотности хранения энергии, сократить время зарядки и на порядок поднять количество циклов заряда-разрядки, выдерживаемое батареей без существенной потери ее емкости.

Однако, активный рост дендритов приводит к потере емкости, выходу из строя и самовозгоранию в особо тяжелых случаях. Ученые из университета Райса уже давно работают над решением этой проблемы, и они разработали несколько методов борьбы с дендритами, основанные на использовании углеродных нанотрубок, лазерной обработки и специализированных покрытий.

В этот раз ученые предложили новый, достаточно простой и эффективный способ защиты анода. Вначале анод подвергается специальной обработке, которая придает ему текстурированную поверхность. После этого на обработанную поверхность наносится слой мелкодисперсного порошка из соединения, содержащего серу и фосфор. Это соединение вступает в химическую реакцию с материалом анода и на нем возникает идеальное защитное покрытие, которое изменяет энергетику поверхности и предотвращает потерю анода металлического лития.

Само покрытие выступает в роли своего рода стабилизатора, сглаживающего броски тока, отдаваемого батареей, дающего положительную сторону на ее долговечности. В ходе экспериментов батареи с защищенным анодом после 340 циклов заряда разрядки сохранили на 70 процентов больше емкости, чем без защитного покрытия. И если взять другую основную метрику деградации батарей, называемую поляризацией, то новое защитное покрытие позволило удержать сверхнизкий уровень поляризации в течение 4 тысяч часов, примерно в восемь раз дольше, чем обычные батареи.

Использование порошкового покрытия металлического литиевого анода значительно снижает темпы роста древовидных металлических образований, дендритов, приводящих к выходу батареи из строя. Также это препятствует ускоренному расходу материала анода, что повышает ресурс батареи.

<< Назад: Слуховой аппарат, читающий по губам даже через маску 09.09.2022

>> Вперед: Очки Lenovo Glasses T1 для приватной работы 08.09.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Рысь в акватории 01.07.2000 Служебно-разъездной катер-амфибия на воздушной подушке создан совместными усилиями специалистов Центрального конструкторского бюро "Нептун" и судостроительной фирмы "Алмаз" (Санкт-Петербург). Благодаря остроумным конструкторским решениям этот катер можно эксплуатировать в самых неблагоприятных условиях. Со скоростью около 60 км/ч перемещается он по мелководью и болотам, по снегу и надо льдом (в том числе битым). по торосам и по рекам во время ледохода и ледостава, по акваториям, заросшим водорослями и камышом. Его воздушная подушка - 0,7 метра. Судно способно даже подниматься по затяжному уклону крутизной до 5 градусов и преодолевать отдельные препятствия высотой до 0.5 метра Два главных двигателя с двумя пропеллерами, а также третий двигатель, предназначенный для нагнетания воздушной подушки, обеспечивают не только повышенную проходимость, но и максимальную "живучесть" судна. Даже в случае повреждения обоих движительных комплексов катер можно легко буксировать в режиме парения на воздушной подушке. В этом же режиме он способен прекрасно маневрировать без хода, как на льду, так и на воде. И ходовая рубка для экипажа (капитана и механика), и салон, рассчитанный на 14 пассажиров, удобны, хорошо отапливаются, оснащены вентиляцией и звукоизоляцией.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025