⚠️ Разработана технология создания более эффективных и долговечных аккумуляторов
⚠️ Разработана технология создания более эффективных и долговечных аккумуляторов Ученые БФУ им. И. Канта и Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова (входит в НИЦ «Курчатовский институт») выяснили, как измельчение и последующий нагрев меняют внутреннюю структуру аморфного углерода. Такой материал рассматривается как альтернатива графиту для отрицательных электродов литий-ионных аккумуляторов. 📔 В чем суть? Литий-ионные аккумуляторы широко используются в телефонах, ноутбуках, электромобилях и другой современной технике. Отрицательные электроды в них чаще всего делают из графита — недорогого углеродного материала с упорядоченным слоистым строением. Перспективной альтернативой ему считается неупорядоченный углерод, в структуре которого есть множество дефектов и пустот, способных увеличить емкость аккумулятора. Однако слишком сильная неупорядоченность имеет свои недостатки — материал может быстрее разрушаться при эксплуатации и хуже возвращать накопленный заряд. Поэтому ученые стремятся найти оптимальный способ обработки углерода, который обеспечит максимальную способность накапливать и отдавать заряд. 🧑🏫 Как исследовали? В экспериментах авторы использовали три варианта образцов: аморфный углерод сразу после синтеза; тот же углерод после тщательного измельчения; после измельчения и последующего отжига при 800 °С. Отжиг проводят для обработки многих материалов, в том числе углеродных, чтобы изменить их внутреннюю структуру и тем самым потенциально улучшить свойства. 📌 Результаты С помощью метода ядерного магнитного резонанса ученые сравнили спектры полученных образцов и выяснили: исходный материал практически не имеет пор и состоит из хаотически расположенных фрагментов графита. После измельчения форма этих блоков сохранилась, однако материал стал более рыхлым и пористым. Из-за этого он активнее взаимодействовал с окружающей средой и частично окислился — приобрел в своей структуре группы, содержащие кислород и водород. Обнаруженные протонные сигналы позволили оценить размер появившихся пор. В образце, который измельчили и нагрели до 800 °С, начали формироваться упорядоченные области, по структуре напоминающие графит. Авторы отмечают, что частичное упорядочивание дает материалу возможность одновременно иметь высокую емкость, которая характерна для неупорядоченного углерода, а также долговечность и эффективность отдачи заряда, свойственную графитовым структурам. ⚙️ Что дальше? Контролируя степень измельчения и температуру нагрева аморфного углерода, можно формировать его структуру и целенаправленно создавать материал с нужными свойствами. В дальнейшем ученые планируют на практике детально изучить, как упорядоченные структуры в аморфном углероде влияют на перенос ионов в аккумуляторах.