Порошковое покрытие электродов улучшит параметры аккумуляторов

09.09.2022

В последние годы ученые активно занимаются разработкой новых типов аккумуляторных батарей, показатели которых должны по всем параметрам превосходить показатели литий-ионных батарей. Одним из самых перспективных типов считаются литий-металлические батареи, однако они имеют один недостаток - быстрый рост дендритов, древовидных токопроводящих образований из металла, которые сначала снижают емкость батареи, а затем приводят к ее полному выходу из строя.

Исследователи из института Райса (Rice University) отыскали перспективное решение трудности роста дендритов. Для предотвращения этого на поверхность электродов наносится покрытие из специального порошка, что позволяет сохранить батарею в исправности долгое время.

В литий-металлических батареях графитовый электрод, используемый в качестве анода в литий-ионных батареях, заменен электродом из чистого металлического лития. Это позволяет значительно увеличить показатель плотности хранения энергии, сократить время зарядки и на порядок поднять количество циклов заряда-разрядки, выдерживаемое батареей без существенной потери ее емкости.

Однако, активный рост дендритов приводит к потере емкости, выходу из строя и самовозгоранию в особо тяжелых случаях. Ученые из университета Райса уже давно работают над решением этой проблемы, и они разработали несколько методов борьбы с дендритами, основанные на использовании углеродных нанотрубок, лазерной обработки и специализированных покрытий.

В этот раз ученые предложили новый, достаточно простой и эффективный способ защиты анода. Вначале анод подвергается специальной обработке, которая придает ему текстурированную поверхность. После этого на обработанную поверхность наносится слой мелкодисперсного порошка из соединения, содержащего серу и фосфор. Это соединение вступает в химическую реакцию с материалом анода и на нем возникает идеальное защитное покрытие, которое изменяет энергетику поверхности и предотвращает потерю анода металлического лития.

Само покрытие выступает в роли своего рода стабилизатора, сглаживающего броски тока, отдаваемого батареей, дающего положительную сторону на ее долговечности. В ходе экспериментов батареи с защищенным анодом после 340 циклов заряда разрядки сохранили на 70 процентов больше емкости, чем без защитного покрытия. И если взять другую основную метрику деградации батарей, называемую поляризацией, то новое защитное покрытие позволило удержать сверхнизкий уровень поляризации в течение 4 тысяч часов, примерно в восемь раз дольше, чем обычные батареи.

Использование порошкового покрытия металлического литиевого анода значительно снижает темпы роста древовидных металлических образований, дендритов, приводящих к выходу батареи из строя. Также это препятствует ускоренному расходу материала анода, что повышает ресурс батареи.

<< Назад: Слуховой аппарат, читающий по губам даже через маску 09.09.2022

>> Вперед: Очки Lenovo Glasses T1 для приватной работы 08.09.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Литий-ионный транзистор с твердым электролитом 22.11.2020 Одна из самых "горячих" областей прикладной физики, спинтроника, занимается устройствами, использующими для выполнения полезных функций спин электронов. Однако измерять это фундаментальное квантовое свойство и, вообще, манипулировать им, остается непростой задачей. Результаты исследования, предпринятого группой ученых Токийского научного университета и Национального института материаловедения (NIMS), должны помочь устранить некоторые из ограничений, свойственных современным устройствам спинтроники, такие как завышенный расход энергии, низкие рабочие температуры и потребность в редких и дорогостоящих материалах. Японские инженеры представили простую, но, вместе с этим, эффективную стратегию изменения угла намагниченности в типичном ферромагнитном материале - магнетите (Fe3O4). Команде удалось сконструировать окислительно-восстановительный (редокс) транзистор, содержащий тонкую пленку магнетита на оксиде магния и твердый электролит из силиката лития с микродобавкой циркония. Введение ионов лития в твердый электролит позволяло добиться вращения угла намагничивания при комнатной температуре и существенно изменить плотность электронных носителей. Это вращение намагниченности вызвано изменением спин-орбитальной связи из-за инъекции электронов в ферромагнетик. В отличие от прежних попыток управления углом намагниченности, в которых использовали сильные внешние магнитные поля или спиновые токи, новый подход основан на обратимой электрохимической реакции. После приложения внешнего напряжения ионы лития мигрируют из верхнего электрода (оксид литий-кобальта) через электролит в слой магнетита. Ионы внедряются в структуру этого материала, образуя соединение LixFe3O4 и вызывают заметное вращение его угла намагничивания из-за изменений в носителях заряда. Используя этот эффект, в экспериментах удалось обратимо изменять угол намагниченности примерно на 10°. Авторы смогли, увеличив напряжение, повернуть намагниченность даже на 56°, однако такие изменения уже не были полностью обратимыми из-за искажений кристаллической структуры, вызываемых ее перенасыщением ионами лития. Полученное устройство имеет сравнительно простую конструкцию, его легко изготавливать промышленным способом. Возможность же управлять намагниченностью при комнатных температурах существенно приближает появления экономичного спинтронного оборудования для широкого круга практических задач.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025