Китайские исследователи повысили стабильность кремниевых анодов для литий-ионных аккумуляторов. Частицы кремния ученые извлекли из выброшенных солнечных панелей. Также они использовали электролит из гексафторфосфата лития, растворенного в простых эфирах. В сочетании с электролитом аноды кремния сохранили средний КПД на уровне 99,94%, а также 83,13% первоначальной емкости даже после 200 циклов заряда-разряда. По словам авторов, преобразование отходов в компоненты для батарей снизит стоимость аккумуляторов и повысит их доступность. Исследование опубликовано в журнале Nature Sustainability.
Аноды для литий-ионных аккумуляторов специалисты нередко изготавливают из кремния. Такие элементы намного эффективнее традиционных графитовых анодов, однако во время циклов заряда-разряда увеличиваются в объеме. Это может привести к механическим повреждениям и ухудшению характеристик аккумулятора.
Китайские ученые представили новый вариант более устойчивых кремниевых анодов. Они извлекли из выброшенных солнечных панелей очень маленькие, микрометровые частицы кремния и использовали их как анодный материал в связке с электролитом, состоящим из гексафторфосфата лития (3 М LiPF6), растворенного в 1,3-диоксане и 1,2-диэтоксиэтане в соотношении 1:3.
Кремниевые аноды в такой структуре показали высокую электрохимическую стабильность: они сохранили средний КПД на уровне 99,94% и 83,13% первоначальной емкости после 200 циклов заряда-разряда. Сам аккумулятор выдержал 80 циклов и обеспечил высокую плотность энергии в 340,7 Втч/кг-1. По словам ученых, гибкий полимерный внешний слой хорошо удерживает вместе частицы кремния, а жесткий внутренний слой, богатый соединениями лития, служит для облегчения ионной проводимости и подавления побочных реакций.
Переработка отходов и разработка из них материалов может решить наиболее актуальные задачи в области энергетических технологий.
«Устойчивое использование кремния из выброшенных солнечных панелей снижает как экономическое, так и экологическое воздействие фотоэлектрических отходов. Преобразование отходов в ценные компоненты аккумуляторных батарей значительно снижает стоимость литий-ионных аккумуляторов и повышает их доступность», — объяснил Тянь Тянь Дун из Китайской академии наук.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
