Как сообщает сайт РИА Новости, ученые Национального исследовательского университета "МИЭТ" (НИУ МИЭТ) совместно со специалистами из ИФХЭ РАН им. А.Н. Фрумкина создали материал, который защитит литий-ионные аккумуляторы от потери заряда при низких температурах. По словам исследователей, применение анодов из нанокристаллов германия позволит добиться беспрецедентной "морозостойкости" аккумуляторов. Исследование опубликовано в издании Journal of Electroanalytical Chemistry.
© РИА Новости / Андрей Сорокин
Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) широко востребованы в электронике благодаря сочетанию высокой плотности энергии, небольшого веса и низкого саморазряда, сообщили ученые НИУ МИЭТ.
Однако даже современные элементы питания этого типа на холоде теряют большую часть своей емкости и мощности. Уже при -20°C ЛИА сохраняют всего лишь около 10% от емкости при +20°C.
Подобные перепады становятся проблемой не только для рядовых пользователей техники. Сегодня мировым трендом является курс на освоение арктических территорий, где температура может падать до -50°C и ниже. Поэтому создание новых, устойчивых к холоду аккумуляторов – одна из важных технических проблем, подчеркнули ученые.
Для решения этой задачи коллектив специалистов из НИУ МИЭТ и ИФХЭ имени А.Н. Фрумкина РАН синтезировал нитевидные нанокристаллы германия и изучил их функциональные свойства в качестве материала анода, то есть отрицательного электрода аккумулятора.
"Обратимая емкость, то есть заряд, который может быть отдан электродом при нормальной работе, для нашего анода составил около 250 мАч/г при -50°С. На этих температурах наиболее распространенные графитные аноды не работают вообще, а специальные "морозостойкие" аноды из титаната лития имеют емкость в два-три раза ниже", – рассказал научный сотрудник НИУ МИЭТ Илья Гаврилин.
Конструкция литий-ионного аккумулятора с анодом из нанонитей, которая не боится низких температур. Фото: пресс-служба НИУ МИЭТ
При -20°С емкость разработанного германиевого анода в 10 раз выше, чем у стандартного графитного, сообщили ученые. При этом, по их словам, другие "морозостойкие" материалы имеют те или иные недостатки: низкое рабочее напряжение и низкую энергоемкость даже при комнатной температуре, очень медленный процесс зарядки, сложность изготовления и другие.
"Нитевидные нанокристаллы германия мы получаем электрохимическим способом из водного раствора оксида германия на проводящей подложке. За счет простой технологии и уникальных свойств синтезированных наноструктур нам удалось обойти множество сложностей, благодаря чему можно рассчитывать на относительно невысокую стоимость готовых изделий", – отметил доцент НИУ МИЭТ Алексей Дронов.
Исследования проводятся в рамках проекта Российского научного фонда № 20-79-10312.
