Перспективный материал для литий-ионных аккумуляторов

21.06.2013

Ученые из Мюнхенского технического университета разработали материал, который открывает путь для создания аккумуляторов с большой емкостью и длительным сроком службы. Самое главное, что создан этот материал на основе бора и кремния, которые дешевы и доступны.

Материал, из которого изготовлены электроды литий-ионных аккумуляторов, имеет решающее значение для емкости батареи. До сих пор отрицательный электрод обычно изготавливают из графита, слои которого способны хранить атомы лития. Однако емкость графита ограничена принятием 1 атома лития на 6 атомов углерода. Для сравнения, кремний может принять до 10 раз больше лития, но, к сожалению, в ходе этого процесса кремний сильно расширяется, что резко снижает такие важнейшие характеристики литий-ионных аккумуляторов, как долговечность, способность быстро заряжаться и отдавать мощный ток.

В поисках альтернативы чистому кремнию, немецкие ученые синтезировали особые трехмерные структуры, состоящие из бора и кремния (LiBSi2). Как и атомы углерода, атомы бора и кремния соединены в особую структуру в форме тетраэдра, но в отличие от алмаза они образуют каналы, способные хранить атомы лития.

Электрод на основе данной структуры должен быть уникальным и по емкости, и по прочности. Особенно важен последний параметр, так как литий-ионные аккумуляторы довольно хрупкие и чувствительные к перепадам температуры и перегреву. Электроды из LiBSi2 устойчивы к воздействию воздуха, воды и выдерживают нагрев до 800 градусов по Цельсию. Пока ученые еще не определили точно, сколько именно атомов лития может хранить новая структура, и будет ли она расширяться во время зарядки. Тем не менее, разработчики уверены, что их новый материал превзойдет кремний и, тем более, графит и станет отличным сырьем для изготовления электродов аккумуляторов нового поколения.

Надо отметить, что немцы изготовили свой новый тип электрода в лаборатории Университета штата Аризона, где была возможность создать давление в 100 тысяч атмосфер и температуру около 900 градусов по Цельсию. Благодаря этому, удалось изготовить "алмаз", способный удерживать литий.

<< Назад: Температура на Марсе растет днем и в полночь 21.06.2013

>> Вперед: Твердотельные накопители SSDNow KC380 от Kingston Technology 20.06.2013

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 Муравьи-листорезы производят веселящий газ 15.01.2019 Влияние сельского хозяйства на окружающую среду часто недооценивают. На первый взгляд, кажется, что может сделать с природой мирно пасущаяся на лугу коровка или поклевывающая зерно курочка по сравнению с чадящими заводскими трубами? Одна курица, конечно же, заметного вреда не принесет. А вот средняя по размерам птицефабрика, где число таких кур исчисляется десятками тысяч, уже может стать крупным источником аммиака, который выделяется из куриного помета. Поэтому, чтобы не травить окрестности ядовитым газом, на птицефермах устанавливаются специальные системы сбора и утилизации аммиака, а самих кур кормят специальными кормами, снижающими "аммиачность" их помета. Однако сельским хозяйством занимаются не только люди. Одни из самых продвинутых фермеров, которые развернули активную деятельность еще задолго до появления человека - это муравьи-листорезы. Представители двух муравьиных родов, Atta и Acromyrmex, научились культивировать грибы, снабжая их питательным субстратом - пережеванными листьями. Грибы питаются листьями, муравьи питаются грибами, и вроде всем им хорошо. Но как и у нас, у муравьев возникает проблема отходов. Все, что остается от высокоорганизованной деятельности, а это по большей части начавшие разлагаться листья, муравьи выкидывают в своеобразные мусорники, в которых биомасса уже окончательно догнивает. Оказалось, что такие компостные кучи способны выделять в атмосферу большие количества закиси азота (N2O), известной как веселящий газ. Интенсивность выбросов этого газа из муравьиных мусорных полигонов может быть на несколько порядков выше, чем в среднем из почвы тропического леса.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025