Анод из свинца ощутимо поднимает емкость аккумуляторов: дешево и практично
Физики доказали, что свинец может служить недорогой и надежной альтернативой графиту, значительно повышая емкость батареи
Как один из двух электродов в литиевой батарее, анод загружается ионами лития во время зарядки и высвобождает их во время разряда. Сегодня наиболее предпочтительным материалом для изготовления анодов литиевых батарей является графит, который хорошо выполняет свою работу, оставаясь стабильным в течение тысяч циклов зарядки. Но в чем ученые хотели бы видеть некоторые улучшения, так это в емкости самих батарей, и по мнению команды из Аргоннской национальной лаборатории свинец имеет наибольший потенциал для решения данной проблемы.
Поскольку он широко используется в свинцово-кислотных аккумуляторах — самом старом типе аккумуляторных батарей в мире, — существуют хорошо налаженные цепочки поставок свинца, а также системы для вторичной переработки материала в конце срока его службы. Это, в сочетании с его низкой стоимостью и доступностью, побудило команду экспериментировать с анодом на основе свинца, и на первых порах были получены весьма обнадеживающие результаты.
Команда начала с крупных частиц оксида свинца, которые смешивали с углеродным порошком и встряхивали в течение нескольких часов. В результате частицы стали еще меньше и встроились в углеродную матрицу, заключенную в тонкую оболочку из оксида свинца.
Новый анодный материал прошел испытания в аккумуляторных элементах в лаборатории, где он обеспечил вдвое большую емкость хранения энергии по сравнению с обычными графитовыми анодами за 100 циклов зарядки и доказал свою полную стабильность. Команда смогла еще больше повысить его производительность, добавив фторэтиленкарбонат в раствор электролита, который несет электрический заряд батареи.
«Наше открытие бросает вызов нынешнему пониманию этого типа электродного материала», — заявил Кристофер Джонсон, главный исследователь проекта. «Наши результаты также предоставляют захватывающие возможности для разработки недорогих, высокопроизводительных анодных материалов для транспортировки и стационарного хранения энергии, например, для резервного питания для электрической сети».
