Сотрудники Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) провели комплексные исследования перспективных накопителей энергии и предложили способы повышения их емкости, проводимости и безопасности. Об этом в четверг сообщила пресс-служба института.
«Например, в отношении литий-кислородных накопителей рассмотренный переход к электролитам с высокой сольватацией (взаимодействием) ионов лития в жидкой основе кардинальным образом меняет процесс осаждения продуктов электрохимической реакции, что позволяет увеличить сегодняшний предел по емкости данного типа накопителей более чем в два раза. Другой пример — твердые электролиты керамического типа, для которых рассмотрено использование специальных гомогенизаторов структуры, позволяющих в итоге повысить проводимость керамических мембран более чем в пять раз», — говорится в сообщении.
Бурное развитие электротранспорта, робототехники, а также миниатюризация и повышение функциональности портативных электронных устройств, требуют создания более совершенных электрохимических накопителей энергии. На сегодняшний день наивысшим удельным энергозапасом обладают литий-ионные аккумуляторы.
Дальнейшие пути повышения энергии электрохимических источников ученые связывают, в частности, с литий-ионными источниками с металлическим анодом, а также литий-кислородными сборками на основе углеродных катодов. Последние теоретически могут иметь рекордный удельный энергозапас.
Разработка соответствующих источников, однако, осложняется тем фактом, что на электрохимических границах раздела протекает ряд нежелательных процессов, приводящих к понижению эффективности работы источников питания, а также вызывающих проблемы, связанные с безопасностью использования. Сотрудники ОИЯИ выполнили серию работ по диагностике и изучению электрохимических границ раздела для перспективных литиевых накопителей энергии.
Экспериментальная часть исследований проходила, в частности, на импульсном реакторе ИБР-2. В результате ученые определили связь между микроструктурой границ раздела в материалах, используемых в электрохимических ячейках в разных условиях, и характеристиками накопительных ячеек. На основе полученных данных исследований сформулированы рекомендации по составу и синтезу материалов для улучшения емкости, проводимости и безопасности функционирования литий-ионных и литий-кислородных накопителей энергии нового поколения.
