Хіміки створили рекордно стійкі до перезарядки нанопроводу для батарейок

Хіміки з Університету Каліфорнії розробили рекордно стійкі до перезарядки електроди на основі тонких волокон. За словами дослідників, подібний матеріал для літій-іонних батарей дозволить забезпечити сотні тисяч циклів зарядки без падіння електричної ємності. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє прес-реліз університету.

Як основу для матеріалу автори використовували золоті нитки, вкриті шаром оксиду марганцю. Останній являє собою «губку», здатну запасати в собі літій і вивільняти його для електрохімічних реакцій. Нитки поміщали в гель з ПММА (поліметилметакрилата), що містив розчин солі літію, і тестували на стійкість до циклів зарядки. Матеріал виконував роль як катода, так і анода.

За три місяці тестування автори провели понад 200 тисяч циклів зарядки-розрядки волокон і не виявили жодних слідів деградації. Це незвично, оскільки зазвичай стійкість подібних матеріалів зберігається не довше 5-7 тисяч циклів. Для порівняння хіміки замінили полімер в осередку на полікарбонат - через 2-8 тисяч циклів знову почала спостерігатися деградація.

Автори пов'язують спостережуваний ефект з тим, що ПММА робить оксид марганцю на поверхні волокон більш пластичним і гнучким - завдяки цьому він не розтріскується при вбудовуванні в нього літію. Саме ці процеси і знижували стійкість електродів у полікарбонаті.

Пошук стійких матеріалів для катодів і анодів - одне з важливих завдань, що стоять перед розробниками літій-іонних батарей. В якості них пропонують різні речовини, наприклад, пилок, свічкову кіптяву і папір, спеціальним чином оброблений і складений методами киригами.