США: Трехмерные литий-ионные аккумуляторы заряжаются за минуты

07.04.11 | Рубрика: Конференции и форумы, Литиевые источники тока. Просмотры: 3 239

На 241-м Национальном собрании Американского химического общества (American Chemical Society, ACS) ученые из Университета Колорадо продемонстрировали прототип новой литий-ионной батареи с трехмерной внутренней архитектурой. От обычных аккумуляторов новейшая разработка отличается быстрой зарядкой, большой емкостью и длительным сроком службы. Новое поколение аккумуляторов идеально подходит для электромобилей и может совершить революцию в автомобилестроении.

Современные литий-ионные аккумуляторы в мобильных телефонах, ноутбуках и т.п., заряжаются несколько часов. Это слишком долго, когда речь идет об электромобиле с запасом хода менее 150-200 км – на электрозаправке придется ждать в несколько раз больше времени, чем займет поездка.

Новый литий-ионный аккумулятор перезаряжается за несколько минут, что позволит заряжать электрические автомобили также быстро, как заполнять бак бензинового авто. Прототип нового типа аккумуляторов размером с батарею сотового телефона заряжается за 12 минут – в 10 раз быстрее современных аналогов. Также он может выдержать в два раза большее количество зарядок/разрядок.

Выдающихся характеристик удалось добиться, коренным образом изменив внутреннее устройство батареи. Обычные литий-ионные аккумуляторы состоят из графитового анода (отрицательного электрода), литиевого катода (положительного электрода) и электролита, который разделяет электроды. Обычно электроды расположены несколькими стопками. В процессе заряда/разряда ионы лития (электрически заряженные частицы лития) путешествуют от графитового анода через электролит к катоду лития и обратно. Такая конструкция имеет серьезные недостатки: ограниченный срок службы из-за ряда химических реакций и медленную зарядку/разрядку, связанную с опасным разогревом аккумулятора.

Команда ученых из Университета Колорадо заменила графитовый анод на нанопровода из антимонида меди, металлического материала, состоящего из меди и сурьмы. Нанопровода, каждый из которых имеет длину около 1/50 тыс. ширины человеческого волоса, имеют огромную площадь поверхности и могут хранить в единице объема в два раза больше ионов лития, чем такое же количество графита. Они также химически более стабильны, чем графит, и могут работать при более высокой температуре. Нанопровода плотно пакуются в трехмерную структуру (напоминающую щетку с густой щетиной), покрываются тонким слоем электролита, а затем «традиционным» литиевым катодом. Новый аккумулятор имеет больше лития на единицу объема, чем традиционный, благодаря чему при равной емкости новый аккумулятор будет легче и тоньше. Также кроме быстрой зарядки разработчики обещают вдвое больший срок службы, что особенно актуально для электромобилей, срок эксплуатации которых рассчитан минимум на 10 лет.

Источник: CNews R&D