Инновационные решения в области разработки и внедрения функциональных материалов

+7-499-641-5000

vk@in-cub.ru

Eng

Вышла публикация «Gaining cycling stability of Si- and Ge-based negative Li-ion high areal capacity electrodes by using carbon nanowall scaffolds» в журнале Journal of Materials Chemistry A.

Статья посвящена разработке и исследованию свойств нового анодного материала с трехмерной архитектурой поверхности,  позволяющего значительно повысить удельные характеристики литий-ионных аккумуляторов.

Материал был разработан сотрудниками МГУ имени М.В. Ломоносова. Исследования проводились совместно с учеными из Университета «Дубна» и Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева (Казахстан). При этом специалисты нашей компании оказывали технологическую поддержку, необходимую для тестирования материала, а также формирования кнопочных элементов питания на его основе.

Проблема увеличения энергоэффективности современных накопителей энергии при ограничениях, накладываемых на форм-фактор батареи, напрямую связана с проблемой получения и исследования новых активных электродных материалов. Сегодня большое внимание уделяется разработке анодных материалов на основе таких элементов, как кремний (Si) и германий (Ge). Эти элементы при взаимодействии с ионами лития способны образовывать сплавы, теоретическая емкость которых значительно превышает емкость традиционного графита. Кремний является материалом с наибольшей теоретической интеркаляционной емкостью (4200 мАч/г). Германий, несмотря на высокую стоимость и более низкую удельную емкость (1600 мАч/г), обладает рядом уникальных характеристик, позволяющих рассматривать его в качестве не менее перспективного анодного материала для литий-ионных аккумуляторов. К примеру, коэффициент диффузии литий в германии в 400 раз больше чем в кремнии, что позволяет рассматривать его в качестве материала для аккумуляторов с высокой пиковой мощностью.

Основной проблемой перечисленных материалов является структурная деградация в процессе циклирования, приводящая к уменьшению удельной электрохимической емкости. Решение проблемы связано с переходом к наноструктурированным композиционным материалам, в которых частицы германия или кремния инкапсулированы в стабилизирующую углеродную матрицу.

Главная новизна представленной работы заключается в том, что реализация анодного материала с требуемыми структурными и функциональными свойствами основывается на использовании в качестве стабилизирующей матрицы плазмохимически синтезированных графеноподобных пленок (т.н. углеродных наностенок, carbon nanowalls). 

Новости