Аноды для аккумуляторов "приготовили" из лесных грибов
В самых распространённых на сегодняшний день литий-ионных аккумуляторах анод (отрицательно заряженный электрод) изготовлен из графита. Этот материал имеет слоистую структуру и, разумеется, хорошо проводит электрический ток. Но, как мы уже говорили, существует острая потребность в улучшении привычных характеристик, и желательно с минимальным увеличением в цене.
В своих изысканиях в этом направлении группа исследователей из Университета Пердью (Purdue University) обратилась к неисчерпаемому источнику новых идей – природе. Решение оказалось практически под ногами. Для изготовления своего анода исследователи взяли за основу древесный гриб под названием тиромицес расщепляющийся (Tyromyces fissilis, относится к трутовикам).
На выбор источника углеродных волокон повлияли уникальные свойства гриба. Этот биологический материал имеет плотную волокнистую структуру, достаточно эластичен, но при этом довольно жёсткий. Углеродные волокна были получены путём термического разложения (или пиролиза) в атмосфере аргона; они были неупорядочены и сплетались как домашняя лапша.
Для того, чтобы повысить производительность аккумулятора, довольно часто при изготовлении анодов используют различные присадки из металлов, сплавов или оксидов металлов. Этим же путём учёные поступили и в этот раз, модифицировав свои волокна с помощью наночастиц оксида кобальта.
"И углеродные волокна, и частицы оксида кобальта являются электрохимически активными, так что ёмкость аккумулятора будет выше, поскольку оба компонента активно участвуют в процессе" – рассказывает ведущий автор исследования аспирант Цзялян Тан (Jialiang Tang) в пресс-релизе университета.
Результаты испытаний оправдали ожидания исследователей. В их статье, опубликованной в журнале Sustainable Chemistry & Engineering, сообщается, что новые гибридные аноды показали стабильную ёмкость в 530 мАч/г, что в полтора раза превышает достижения обычного графитового аналога. Кроме того, разветвлённая сеть волокон обеспечивает более быстрый перенос электронов, что может существенно ускорить зарядку аккумулятора.