Команда химиков во главе с Фэном Лином и Луи Мэдсеном из Технологического института Вирджинии разработала новый метод визуализации, позволяющий заглянуть внутрь работающих аккумуляторов. Это поможет устранить проблемы на границе между электролитом и электродами – критической зоне, которая влияет на их срок службы и производительность.
Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology.Современные аккумуляторы состоят из положительного и отрицательного электродов, между которыми находится электролит – вещество, обеспечивающее перенос заряда. Однако на границах между электродами и электролитом могут возникать дефекты, которые приводят к потере энергии и сокращению срока службы аккумулятора.
Ученые сосредоточили свои усилия на исследовании многокомпонентного полимерного электролита. Этот материал имеет значительные преимущества перед традиционными электролитами: он способен хранить больше энергии, стоит дешевле и является более безопасным в использовании. Однако, несмотря на все преимущества, у таких аккумуляторов наблюдались неожиданные изменения структуры, которые могут привести к нестабильной работе.
Изначально исследователи изучали новый состав электролита, но в процессе обнаружили, что с помощью рентгеновского излучения можно детально рассмотреть взаимодействие внутри батареи. Для этого аспирант Чжунки Мин неоднократно посещал Национальную лабораторию Брукхейвена, где с помощью мощного рентгеновского луча удалось впервые изучить полимерные электролиты на атомном уровне.
Оказалось, что часть конструктивных элементов аккумулятора со временем разрушается, вызывая его преждевременный выход из строя. Теперь, имея четкое представление о том, что именно происходит на уровне структуры и химических реакций, ученые смогут разрабатывать более долговечные и эффективные аккумуляторы.
"Теперь у нас есть четкая картина, которая поможет улучшить эффективность аккумуляторов будущего", — отметил профессор Лин.
Свежие комментарии