Сотрудники Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли испытали наноструктурированный анодный материал для литий-ионных аккумуляторов.

Основными составляющими нового материала являются перемежающиеся листы графена и тонкие плёнки олова. Подготовленные образцы учёные нагревали до 300 ˚C в атмосфере водорода и аргона, добиваясь того, что плёнка олова превращалась в отдельные «столбики». Формирование «столбиков» естественным образом приводит к тому, что расстояние между соседними слоями графена растёт, а увеличение занимаемого всей структурой объёма положительно сказывается на характеристиках электрода.

Рис. 1. Стадии изготовления многослойной наноструктуры (иллюстрация из журнала Energy & Environmental Science).

Эксперименты показали, что полученные трёхмерные многослойные наноструктуры сразу можно использовать в качестве анодного материала, не вводя традиционных добавок вроде полимерного связующего или технического углерода. Опытные образцы продемонстрировали высокую обратимую (напомним: при работе литий-ионного аккумулятора на аноде, кроме обратимых интеркаляции и деинтеркаляции, протекают необратимые процессы, в которых расходуются дополнительные объёмы лития) ёмкость и стабильность параметров при плотности тока до 5 А/г.

«Производителям электромобилей необходимо найти лёгкие и быстрозаряжаемые аккумуляторы, способные поддерживать ёмкость после многократного повторения цикла заряда и разряда, — подводит итог руководитель исследования Юэган Чжан (Yuegang Zhang). — Показанная нами простая методика изготовления анодного материала может способствовать решению этой задачи».

Рис. 2. Многослойный нанокомпозит под сканирующим электронным микроскопом (иллюстрация из журнала Energy & Environmental Science).

Результаты исследований опубликованы в статье:

Liwen Ji, Zhongkui Tan, Tevye Kuykendall, Eun Ji An, Yanbao Fu, Vincent Battaglia and Yuegang Zhang Multilayer nanoassembly of Sn-nanopillar arrays sandwiched between graphene layers for high-capacity lithium storage. – Energy & Environmental Science. – DOI:10.1039/C1EE01592C.