Аккумуляторы электрических автомобилей улучшили варкой под давлением

Создавая наночастицы контролируемой формы, инженеры надеются разработать меньшие, более мощные и энергоэффективные батареи.

Батареи, питающие электрические автомобили, обладают рядом серьезных недостатков. Они долго перезаряжаются. Заряд не держится достаточно долго, чтобы можно было перемещаться на длинные дистанции без перезарядки. Такие аккумуляторы не позволяют автовладельцам ускоряться. Они слишком велики и даже громоздки.

Исследователи из Колледжа инжиниринга Калифорнийского университета в Риверсайде переработали некоторые составляющие материалы аккумуляторов, решив ряд свойственных проблем экологичным путем. Создавая наночастицы с контролируемой формой, они надеются создать меньшие, более мощные батареи с низким энергопотреблением. Меняя размер и форму компонентов аккумуляторов, ученые стремятся сократить длительность процесса перезарядки.

«Это критический, фундаментальный шаг в направлении улучшения эффективности этих аккумуляторов», заявил доцент Дэвид Кисайлус, ведущий ученый проекта.

Помимо электрических автомобилей модифицированные батареи можно использовать для муниципального энергохранения, включая солнечную и ветряную энергию.

Результаты исследования опубликованы в издании Crystal Growth & Design.

Основное внимание ученых привлек вполне определенный элемент батареи — катод. Один из типов катода, фосфат лития железа (LiFePO4), используется в электрическом транспорте благодаря своей дешевизне, низкой токсичности и температурной и химической стабильности. Однако его коммерческий потенциал ограничен, поскольку материал отличается плохой электропроводимостью, и ионы лития в нем недостаточно мобильны.

Для преодоления этих ограничений было использовано сразу несколько методов контроля за ростом наночастиц. Кисайлус с коллегами использовали сольвотермальный синтез, по сути, поместив реагенты в контейнер и нагревая их под давлением, как в автоклаве.

Исследователи использовали смесь растворителей для управления размером, формой и кристалличностью частиц, а затем тщательно отслеживали процесс формирования фосфата лития железа. Так они определили связи между полученными наноструктурами и наблюдали их работу в батареях.

Контролируя размер нанокристаллов частиц фосфата лития железа, которые обычно в 5000 раз меньше толщины человеческого волоса, ученые продемонстрировали, что можно разработать батареи с требуемой мощностью. В настоящее время Кисайлус с коллегами работают над дальнейшим увеличением эффективности и сокращением стоимости аккумулятора.

19.11.2013