Na łamach Nature Materials pojawiły się wyniki badań naukowców z Boise State University i Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego nad wykorzystaniem związków niobu w produkcji materiałów do akumulatorów litowo-jonowych.
Czytaj też: Ten akumulator litowo-jonowy wytrzyma naprawdę ekstremalne temperatury. Wiadomo, jak go stworzono
Badania nad wydajniejszymi akumulatorami nabrały pilnej potrzeby. Jak mówi dr Pete Barnes, główny autor artykułu:
Akumulatory litowo-jonowe to wiodąca dzisiaj technologia. Razem z ich popularnością rośnie zapotrzebowanie na akumulatory o wysokiej pojemności i szybszym czasie ładowania. Jeśli chcemy ładować nasze samochody elektryczne przez 15 minut, a potem wyruszyć w drogę liczącą kilkaset kilometrów, to potrzebujemy nowych elektrod, które można załadować bardzo szybko bez większej utraty ich wydajności.
Jak wskazują naukowcy, jednym z głównych problemów w takich akumulatorach jest anoda, która zbudowana jest z grafitu. Chociaż posiada on wysoką gęstość energetyczną, to nie może być ładowany zbyt szybko ze względu na możliwość jego zapalenia lub wybuchu podczas powlekania materiałem litowym.
Czytaj też: 3-minutowe ładowanie i 20 000 cykli żywotności? Nowy akumulator ma to zapewnić
Wybawieniem w tym miejscu może być tlenek niobu (V) o wzorze Nb2O5, który może być znakomitą alternatywą dla anod. Jak naukowcy stworzyli taki związek?
Akumulator litowo-jonowy nowej generacji?
Na początku zaczęli od amorficznej postaci tlenku niobu, która w cyrkulacji z litem przekształca się w związek o strukturze krystalicznej. Taka niobowa anoda osiąga wysoki poziom magazynowania litu wynoszący 269 mAh/g przy szybkości ładowania 20 mA/g. Co ciekawsze, nadal zachowuje ona wysoką pojemność 191 mAh/g przy szybkości ładowania o wartości 1 A/g.
Czytaj też: Naukowcy chcą uwolnić elektronikę od akumulatorów. Energię chcą czerpać z… farby
Dr Hui Xiong powiedział, w czym tkwi sekret tej metody:
Najbardziej ekscytującym aspektem tej pracy jest odkrycie zupełnie nowego podejścia do tworzenia nowatorskich elektrod litowo-jonowych. Sztuczka polega na tym, aby zacząć od fazy o wyższej energii, takiej jak materiał amorficzny. Już samo cyklizowanie materiału z litem pozwala nam tworzyć nowe układy krystaliczne, które wykazują lepsze właściwości nad tymi uzyskanymi za pomocą tradycyjnych środków, jak reakcje w stanie stałym.
Badania nad ulepszeniem akumulatorów litowo-jonowych rozpędziły się na dobre. Miejmy nadzieję, że nie będziemy długo czekać, aż zostaną wyniki tych prac przekute w praktyczne zastosowania.