Ученые давно пытаются найти замену вредным веществам в литий-ионных аккумуляторах. Группа исследователей Саарского университета в Германии продвинулась в этом вопросе дальше коллег. Они обратились к разработке профессора Михаэля Эльзассера из Зальцбурга, который создан высокопористые полые углеродные сферы диаметром 250 нм. Ученые использовали их в качестве материала для анодов аккумуляторов. Введя в сферы мелкодисперсный оксид железа, ученые смогли добиться увеличения емкости аккумуляторов.
У железа есть ряд преимуществ: оно широко распространено по всему миру, обладает — по крайней мере теоретически — высокой энергоемкостью и легко поддается переработке.
Углеродные сферогели обладают большой площадью поверхности и высокой электрохимической емкостью. Применяя масштабируемую методологию синтеза на основе лактата железа, исследователи смогли вместить разное количество железа в полые сферы, получив прочные пористые структуры с равномерно распределенными наночастицами железа.
Ученые заметили интересную закономерность: емкость аккумулятора увеличивалась в процессе эксплуатации. Это можно объяснить тем, что элементарное железо в наночастицах сначала реагирует с кислородом, образую оксид железа. Этот процесс с железом, внедренным в сферу, происходит постепенно. Через 300 циклов разрядки и зарядки все полости сферы заполняются оксидом железа, тем самым, достигается максимальная емкость батареи.
До того, как разработка будет принята в производство, ее авторам придется еще «заставить» батарею быстрее достигать максимальной емкости. Кроме того, исследователям предстоит создать для аккумулятора подходящий катод. Новый материал также пройдет испытания в натрий-ионных батареях, которые применяются в автомобилях китайского производства.
В будущем разработка немецких ученых может стать основой для экологически чистых систем хранения возобновляемой энергии.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в России придумали способ улучшить работу аккумуляторов с помощью графена
