Оксид ниобия вольфрама и будущее аккумуляторных батарей

Оксид ниобия вольфрама и будущее аккумуляторных батарей

На исследовательском уровне определена группа материалов, удачно подходящих под изготовление более мощных аккумуляторных батарей. Специалистами Кембриджского Университета изучены материалы, имеющие сложную кристаллическую структуру. В результате обнаружилось, что ионы лития перемещаются в таких структурах при скоростях значительно превосходящих скорости перемещения внутри типичных материалов электродов. Этот «скоростной» эффект, как выясняется, способствует более быстрой зарядке аккумуляторной батареи.

Высокоскоростные материалы аккумуляторов

Одним из материалов, о которых идёт речь, является оксид ниобия вольфрама. Этот материал исключает высокие плотности энергии в условиях использования при обычных скоростях цикла. В то же время, структура обеспечивает быстрый заряд.

Кроме того, физическая структура и химическое поведение дают исследователям ценное представление о том, как можно построить безопасную, сверхбыструю по зарядке батарею.

Предполагается, что решение для батарей следующего поколения может основываться именно на таких нетрадиционных материалах.

Простейшая форма новой батареи состоит из трех компонентов:

  1. Положительный электрод.
  2. Отрицательный электрод.
  3. Электролит.

Когда аккумулятор заряжается, ионы лития извлекаются из положительного электрода и перемещаются через кристаллическую структуру и электролит на отрицательный электрод. Чем быстрее происходит процесс транспортировки, тем меньше времени требуется на заряд аккумулятора.

Исследуя новые электродные материалы, специалисты, как правило, пытаются подобрать экземпляры с уменьшенными размерами частиц. Идея состоит в том, чтобы сократить расстояние движения ионов лития – сделать путь короче. Такой подход обещает более высокую скорость работы АКБ.

Однако достаточно сложно изготовить практически работающий аккумулятор с наночастицами. При уменьшении частиц образуются нежелательные химические реакции с электролитом, приводящие к сокращению срока службы и дороговизне производства.

Особенности оксида ниобия вольфрама

Оксид ниобия вольфрама, используемый в текущем прототипе, имеет жесткую открытую структуру, которая нейтральна к литию и содержит частицы больших размеров, чем многие другие электродные материалы.

По мнению разработчиков, причина, по которой оксид ниобия вольфрама не получил внимания ранее, связана с достаточно сложным атомным строением.

Между тем учёные предполагают, что структурная сложность и состав смешанного металла являются теми же причинами, которые наделяют вещества уникальными транспортными свойствами.

В дополнение высоким скоростям переноса лития, оксид ниобия вольфрама также прост в изготовлении. Многие структуры наночастиц предполагают ряд сложных шагов для синтеза, но в результате получается только небольшое количество полезного продукта.

Поэтому масштабируемость здесь является реальной проблемой. Но оксид ниобия вольфрама в этом смысле видится практичным исключением, и не требует дополнительных химических веществ или растворителей.


На основе информации: CAM


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *