Кремний - элемент будущего в основе аккумуляторов

Химия 25 апреля 2018 г., 3:39
Кремний - элемент будущего в основе аккумуляторов

Кремний -элемент будущего в основе аккумуляторов

Более длительные промежутки времени, более длинные диапазоны и более короткие перезарядки - такие изменения, как электромобильность или миниатюризация электроники, требуют новых материалов для хранения перезаряжаемых батарей.

Обладая огромной емкостью для хранения, кремний будет иметь значительные преимущества по сравнению с материалами, используемыми в обычных литиево-ионных батареях.

Однако из-за его механической нестабильности практически невозможно использовать кремний для технологии хранения. Исследовательская группа из Института материаловедения Христианско-Альбрехтского университета из Киле (CAU) в сотрудничестве с компанией RENA Technologies GmbH хочет разработать аноды из 100-процентного кремния и концепцию их промышленного производства.

Тщательно структурируя свою поверхность на микроуровне, команда может полностью использовать потенциал хранения кремния. Это совершенно новый подход к перезаряжаемым батареям и энергосбережению завтрашнего дня. Производство и применение кремниевых анодов будет представлено партнерами в Ганновер-Мессе на стенде CAU.

Кремний долгое время был надеждой на электрическую мобильность, - говорит ученый-медик доктор Сандра Хансен. «Теоретически кремний является лучшим материалом для анодов в батареях. Он может хранить до десяти раз больше энергии, чем графитовые аноды в обычных литиево-ионных батареях. «Электрические автомобили могут путешествовать на большие расстояния, батареи мобильных телефонов дольше, а зарядка намного быстрее. Другим преимуществом полуметалла является его неограниченная доступность, ведь обычный песок состоит почти исключительно из диоксида кремния. «Кремний - второй по численности элемент кислорода после кислорода и, следовательно, почти неограниченный, экономически эффективный ресурс», - продолжила Хансен. Но до сих пор жизнь кремниевых анодов была слишком низкой для использования в батареях. Причина - высокая чувствительность материала. Во время зарядки ионы лития перемещаются между анодом и катодом. Кремний, как материал с наивысшим Плотность энергии поглощает особенно большое количество ионов лития. В результате он расширяется на 400 процентов и в конечном итоге будет ломаться. Кильский институт материаловедения изучает кремний почти 30 лет.

Полученные на сегодняшний день результаты - в сочетании с опытом работы с кремнием RENA Technologies GmbH в области солнечной технологии - предназначены для производства анодов из 100-процентного кремния для батарей. Это увеличивает их потенциал хранения. Аноды в обычных аккумуляторных батареях до настоящего времени составляли примерно от 10 до 15 процентов кремния. В прошлом году был запущен совместный исследовательский проект «Разработка и характеристика крупномасштабных пористых Si-пленочных анодов для систем хранения энергии литий-серо-кремний» (PorSSi), финансируемых Федеральным министерством образования и исследований Германии (BMBF) общим объемом в один миллион евро. Цель проекта - разработать мощную кремниевую батарею и концепцию ее рентабельного промышленного производства. «Сотрудничество между CAU и RENA объединяет многолетний опыт фундаментальных исследований в области промышленного производства и развития завода », - подчеркивает доктор Хольгер Х. Кюнлейн, старший вице-президент по технологиям RENA Technologies GmbH. «Именно так мы как можно быстрее получаем представление о фундаментальных исследованиях института в области промышленного применения», - добавляет профессор Райнер Аделанг, руководитель рабочей группы «Функциональные наноматериалы» в CAU, где были получены многие предыдущие идеи о кремнии. «Это реальная передача инноваций».

Наука неуклонно стремится вперед, и новое использование кремния в абсолютно нестандартной области, наталкивает на мысль, что мы так мало знаем о химических элементах, и разработки в этой области не прекратятся.

Наоборот, как писал Д.И.Менделеев, "Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройка и развитие обещаются".

P.S. Если тебя заинтересовала какая-то новость, и хочешь, чтобы она появилась в моем блоге, без проблем, пиши, будем ликвидировать научную безграмотность вместе)



Последние записи блога:


Станьте первым!

Пожалуйста, авторизуйтесь или зарегистрируйтесь для комментирования!

pangenes.ru © 2019
Яндекс.Метрика