Ученые нашли способ улучшить литий-ионные аккумуляторы

Ученые из Центра материалов и энергии им. Гельмгольца в Берлине (HZB) добились существенного прогресса в создании новых материалов для литий-ионных батарей. Исследовательская группа продемонстрировала, что пористая оловянная пена может более эффективно снижать механическое напряжение во время циклов заряда по сравнению с традиционными электродами.

В современных литий-ионных батареях обычно используется многослойный графитовый электрод, а в качестве противоэлектрода – оксид кобальта. При зарядке и разрядке ионы лития перемещаются в графит, не вызывая значительных изменений объема материала. Однако емкость графита ограничена, что обуславливает поиск альтернативных материалов.

Металлические электроды, такие как алюминий или олово, потенциально способны обеспечить более высокую емкость. Тем не менее, они имеют тенденцию значительно расширяться в объеме при поглощении лития, что связано со структурными изменениями и усталостью материала.

Олово особенно привлекательно, так как его емкость на килограмм почти втрое превышает графит. Помимо этого, оно не является редким сырьем и доступно в больших количествах. Одним из способов создания металлических электродов, которые менее подвержены "усталости", является наноструктурирование тонкой металлической фольги или применение пористой металлической пены. Исследователи HZB изучали различные типы оловянных электродов во время процессов разрядки и зарядки с использованием рентгеновской визуализации.

Фото: Shutterstock.com