Перспективный материал для литий-ионных аккумуляторов

21.06.2013

Ученые из Мюнхенского технического университета разработали материал, который открывает путь для создания аккумуляторов с большой емкостью и длительным сроком службы. Самое главное, что создан этот материал на основе бора и кремния, которые дешевы и доступны.

Материал, из которого изготовлены электроды литий-ионных аккумуляторов, имеет решающее значение для емкости батареи. До сих пор отрицательный электрод обычно изготавливают из графита, слои которого способны хранить атомы лития. Однако емкость графита ограничена принятием 1 атома лития на 6 атомов углерода. Для сравнения, кремний может принять до 10 раз больше лития, но, к сожалению, в ходе этого процесса кремний сильно расширяется, что резко снижает такие важнейшие характеристики литий-ионных аккумуляторов, как долговечность, способность быстро заряжаться и отдавать мощный ток.

В поисках альтернативы чистому кремнию, немецкие ученые синтезировали особые трехмерные структуры, состоящие из бора и кремния (LiBSi2). Как и атомы углерода, атомы бора и кремния соединены в особую структуру в форме тетраэдра, но в отличие от алмаза они образуют каналы, способные хранить атомы лития.

Электрод на основе данной структуры должен быть уникальным и по емкости, и по прочности. Особенно важен последний параметр, так как литий-ионные аккумуляторы довольно хрупкие и чувствительные к перепадам температуры и перегреву. Электроды из LiBSi2 устойчивы к воздействию воздуха, воды и выдерживают нагрев до 800 градусов по Цельсию. Пока ученые еще не определили точно, сколько именно атомов лития может хранить новая структура, и будет ли она расширяться во время зарядки. Тем не менее, разработчики уверены, что их новый материал превзойдет кремний и, тем более, графит и станет отличным сырьем для изготовления электродов аккумуляторов нового поколения.

Надо отметить, что немцы изготовили свой новый тип электрода в лаборатории Университета штата Аризона, где была возможность создать давление в 100 тысяч атмосфер и температуру около 900 градусов по Цельсию. Благодаря этому, удалось изготовить "алмаз", способный удерживать литий.

<< Назад: Температура на Марсе растет днем и в полночь 21.06.2013

>> Вперед: Твердотельные накопители SSDNow KC380 от Kingston Technology 20.06.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Отопление компьютерами 04.10.2008 Швейцарское отделение известной фирмы ИБМ предлагает отапливать информационные центры и банки данных теплом, выделяемым компьютерами при работе. По оценкам, информационные центры мира потребляют за год 120 миллиардов киловатт-часов, и примерно половина этого количества уходит на охлаждение серверов. Охлаждение сейчас осуществляется вентиляторами, гонящими воздух на микропроцессоры и другие детали компьютеров, но вода отнимает тепло в 4000 раз лучше, чем воздух. Поэтому инженеры ИБМ предлагают снабдить каждую греющуюся микросхему водяным радиатором из блока кремния с просверленными в нем тонкими каналами для циркуляции воды. Нагретую воду отправляют в теплообменник, где она охлаждается, отдавая свое тепло батареям центрального отопления, и снова возвращается в серверы. Если снабдить такими радиаторами информационный центр средних размеров, потребляющий один мегаватт мощности, он сможет отапливать не только свое помещение, но и еще 50-60 соседних односемейных коттеджей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025