Учёные-материаловеды Национальной Лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL) обнаружили, что ряд оксидов металлов обладают свойством увеличивать ёмкость и улучшать циклическую стабильность литий-ионных батарей. Результаты электрохимического исследования трёх синтезированных ими графен/металлоксидных (GMO) нанокомпозитов представлены в статье, анонсированной на обложке вчерашнего номера Journal of Materials Chemistry A.

С GMO-нанокомпозитами в последние годы связывают большие ожидания для приложений хранения и преобразования энергии, включая конденсаторы, аккумуляторные батареи, катализаторы для топливных элементов и сенсоры. Так, в литий-ионных батареях металлоксидные (МО) наночастицы в сочетании с высокопроводящим графеном позволяют сократить диффузионную длину ионов лития и уменьшить поляризацию в электроде, что ведёт к улучшению производительности.

В описываемых в статье экспериментах, электроды из графенового аэрогеля погружали в раствор металлических ионов, где все металлоксидные наночастицы оказывались прикреплёнными к поверхности графена и полностью доступными для электролита.

«По сути, наш подход, гарантирующий активность большинства оксидов металлов, помогает оптимизировать производительность на системном уровне», — утверждает Моррис Ванг (Morris Wang), соавтор статьи из LLNL.

Предложенная техника позволяет наносить разные типы MO на одну и ту же трехмерную графеновую структуру, что делает возможным объективное сравнение электрохимических свойств широкого ассортимента GMO.

«Эксперименты показали, что оксиды металлов оказывают большое неявное воздействие на увеличение возобновляемой емкости хранения лития у графеновых пластин, — отметил Ванг. — Неожиданным стало, что величина вклада графена в ёмкость главным образом определяется активными материалами и типом металлоксида, связанного с поверхностью графена».