Наноканалы помогли создать анод для быстрой зарядки батареи
Сегодня чаще всего для питания большинства устройств и электромобилей используют литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Однако, при быстрой зарядке они сильно теряют в емкости и могут даже выходить из строя. Отчасти это связано с нарастанием на электродах «шипов» из лития, которые сильно влияют на работу аккумуляторов.
Авторы нового исследования проанализировали свойства относительно нового класса анодных материалов — оксидов ниобия-вольфрама (NbWO). Их рассматривают в качестве перспективных кандидатов на замену графита, который сегодня используется в электродах литий-ионных аккумуляторов. NbWO лучше графита потому, что ионы лития проходят через него быстрее, что увеличивает скорость заряда и снижает потери емкости при эксплуатации.
Теперь ученые решили проверить, что будет, если уменьшить размер частиц оксида ниобия-вольфрама до наноразмера. Для этого исследователи прокаливали материал, чтобы получить зерна размером в десятки и сотник нанометров. В результате химики показали, что при размере частиц ниже 100 нанометров скорость диффузии ионов лития через анодный материал существенно возрастает. Это позволяет предположить, что границы зерен оксидных частиц оказывают значительное влияние на процесс быстрой зарядки.
По словам ученых, батарея с таким анодом, к сожалению, не подойдет для питания электромобилей, так как для этого потребуется слишком большой по размерам аккумулятор. Такие электроды из наночастиц будут наиболее эффективны в системах аккумулирования электроэнергии от возобновляемых источников энергии. В таких системах литий-ионные аккумуляторы с графитовым анодом часто не выдерживают пиковых нагрузок при заряде и разряде, и потому быстро портятся. Но с новыми электродами они смогут прослужить дольше.
