Електроди за батерии от въглеродни кухи сфери предложиха изследователи от Австрия

Екип, ръководен от Саид Борхани от Университета в Залцбург, може би е открил обещаваща алтернатива на широко използваните, но проблематични литиево-йонни батерии, като резултатите от проучването са публикувани в списанието Chemistry of Materials, предаде порталът Scinexx.de.
Литиево-йонните батерии са стандарт за съхранение на енергия в мобилни устройства, но разчитат на суровини като литий, кобалт и никел. Тези материали са ограничени или добивът им нанася сериозни щети на околната среда, а при производството им често се използват и токсични разтворители. Затова учените активно търсят по-устойчиви алтернативи, особено за електродите.
Изследователите са разработили нов материал за електроди, базиран на малки кухи въглеродни сфери. „Материалите на въглеродна основа се оказаха обещаващи кандидати за електроди в литиево-йонни батерии. Те са в голямо количество, химически стабилни са и имат адаптивни структурни свойства“, обяснява екипът. Особено интересни се оказват кухите сфери.
„Както е добре известно, кръглите бонбони „Моцарт“ идват от Залцбург. Кухите въглеродни сфери могат да се представят аналогично на тези шоколадови топки с пълнеж“, казва старшият автор Стефани Арнолд. Порестите им стени и вътрешни кухини позволяват в тях да се „помещават“ други вещества. „Предизвикателството обаче се състои във въвеждането на подходящи метални оксиди в кухината чрез химичен синтез“, допълва още Арнолд.
Екипът създал т. нар. сферогел - пореста мрежа от взаимосвързани кухи въглеродни сфери с размер около 170 нанометра. Чрез специален метод те заредили сферите с железни наночастици. „Желязото е в изобилие по целия свят и е лесно рециклируемо“, обяснява Арнолд.
„Интересното е, че капацитетът за съхранение се увеличава непрекъснато чрез електрохимичния процес. Колкото по-дълго се използва батерията, толкова по-висока става нейната производителност“, казва Арнолд. Това се дължи на постепенното превръщане и разширяване на желязото в железен оксид, който запълва кухините на сферите и достига максимален капацитет след около 300 цикъла.
Все още са необходими допълнителни изследвания - процесът на активиране трябва да се ускори, а за пълноценна батерия трябва да се разработи и подходящ противоелектрод, но въпреки това учените са оптимисти.
„Нашите резултати позиционират въглеродните сферогелове, заредени с желязо, като устойчиви, високопроизводителни електроди за литиево-йонни батерии“, заключават изследователите. „Те предлагат алтернатива без кобалт и никел, като избягват проблеми като разширяването на електрода или намаляването на капацитета“, цитират изследователите от Scinexx.de.