Поскольку литий-ионные аккумуляторы периодически требуют зарядки, большое количество ионов лития оседает на аноде. В режиме энергопотребления батареи, эти ионы мигрируют к катоду, посылая электроны через внешнюю цепь. Традиционные материалы, используемые для анода, имеют довольно низкую емкость и уровень разрядки, и потому поиск им достойной альтернативы являются ключевым моментом в создании батарей, которые работают дольше и производят больше энергии.
Сегодня диоксид титана (TiO2) рассматривается как один из идеальных кандидатов-материалов для анода с высоким уровнем разрядки. Он имеет структурные особенности и необычную активность в поверхностных эффектах, а также низкую цену, безопасность для окружающей среды.
По словам Ксуюеи Лиу старшего преподавателя Технологического университета Nanyang, нехватка открытых каналов в чистом диоксиде титана - главный недостаток, который ограничивает его емкость и уровень разрядки, важных как при зарядке, так и при разрядке аккумулятора. Он отмечает, что сокращение эффективного размера и строительства открытых каналов в материале - главные стратегии, в настоящее время используемые, чтобы улучшить характеристику разрядки. Также Лиу добавил, что емкость сверхтонких нанокристаллов TiO2 и нанотрубок, например, значительно увеличивается при более низких показателях, но их емкость и время жизни резко ухудшаются при более высоких показателях.
Лиу отмечает, что в отношении этого недостатка недавно были сделаны существенные усилия для создания TiO2- нанолистов из анатаза с представленными высоко реактивными (001) гранями. Эксперименты показали, что эти TiO2- нанолисты являются превосходной материнской структурой для введения и вывода ионов лития.
По словах Луи, существует потенциальная опасность в высокотемпературных и с высоким ЭДС системах, когда их принцип работы основан на использовании низкой точки кипения для воспламеняющихся растворителей. Для преодоления этих трудностей ученые спроектировали простую ионно-жидкостную систему.
Луи отмечает, что механизм псевдоемкостного внесения и извлечения ионов лития обеспечивает замечательное улучшение зарядки и разрядки аккумулятора при высоком напряжении, а полученный здесь углерод может значительно стабилизировать TiO2 - нанолисты, обеспечивая превосходное время работы.
Поскольку усовершенствование материалов для быстрого заряжающего электрода с высокими показателями и низкой стоимостью остается еще большой проблемой для литий-ионных аккумуляторов следующего поколения, команда NTU продолжит свои исследования, сосредоточившись на формировании новых и дешевых материалов электрода для литий-ионных аккумуляторов следующего поколения.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
