Созданы литиевые аккумуляторы с положительным электродом на основе углеродных нанотрубок

Сотрудники Массачусетского технологического института (США) разработали новый метод формирования положительного электрода литиевых аккумуляторов.

Литий-ионные батареи строятся, как известно, на базе двух электродов, разделённых электролитом, в котором перемещаются положительно заряженные ионы лития. Чаще всего отрицательный электрод выполняется из графита, а положительный - из оксида лития-кобальта или какого-нибудь родственного ему материала. При использовании аккумуляторов ионы перемещаются к положительному электроду и образуют связи с кислородом; когда приходит время перезарядки, они начинают двигаться в обратном направлении и запасаются в графите. Учёные давно пытаются найти замену последнему, и одним из самых перспективных кандидатов считаются углеродные нанотрубки. 

Авторы рассматриваемой работы, напротив, постарались заменить углеродными нанотрубками материал положительного электрода: они подготовили растворы обработанных органическими соединениями разноимённо заряженных нанотрубок и поочерёдно наносили «положительные» и «отрицательные» слои на исходный материал. Нанотрубки образовывали прочную плёнку с находящимся на поверхности кислородом, предназначенным для связывания лития.

Полученные электроды демонстрировали ёмкость в 200 мА•ч/г, а батарея, созданная с их использованием, в пять раз превзошла обычные электролитические конденсаторы по значению удельной запасаемой энергии. Испытания показали, что тысяча циклов заряда и разряда практически не изменяет характеристики аккумулятора.

В экспериментах использовались электроды толщиной в несколько микрометров. Исследователи надеются на то, что этот параметр скоро удастся увеличить, и, если всё пройдёт удачно, аккумуляторы можно будет использовать даже в гибридных автомобилях. Учёные также размышляют над тем, как оптимизировать методику изготовления электродов: по словам участницы работ Полы Хэммонд, чередующиеся слои растворов нанотрубок, вероятнее всего, будут напыляться на движущуюся ленту. «Единственным реальным ограничением на толщину электрода станет время, необходимое для нанесения всех слоёв», - говорит госпожа Хэммонд.