Електрифікація досліджень вчених Клемсонського університету може призвести до створення легших, швидше зарядних акумуляторів, придатних для живлення скафандра або навіть марсохода.
Про дослідження, яке фінансувало NASA, нещодавно було повідомлено у статті під назвою&"Тривимірні Si-аноди з швидкою дифузією, великою ємністю, високою швидкістю та тривалістю життя GG"; що вийшов у журналі Американського хімічного товариства "Прикладні матеріали та інтерфейси". До його авторів належать Шайлендра Чилувал, Наврадж Сапкота, Аппарао М. Рао та Рамакрішна Поділа, всі вони є частиною Інституту наноматеріалів Клемсона (CNI).
Поділа, доцент кафедри фізики та астрономії Коледжу наук' заявив, що революційно нові батареї незабаром можуть бути використані в супутниках США.
GG quot; Більшість супутників переважно отримують свою енергію від сонця," - сказав Поділа.&Quot; Але супутники повинні мати можливість зберігати енергію, коли вони перебувають у тіні Землі' Ми повинні зробити батареї якомога легшими, оскільки чим більше важить супутник, тим більше коштує його місія."
Поділа сказав, що для розуміння проривів групи' ви можете візуалізувати графітовий анод в літій-іонній батареї у вигляді колоди карт, де кожна карта представляє шар графіту, який використовується для зберігання заряду, поки електроенергія не буде потрібні. Проблема, сказав Поділа, полягає в тому, що" графіт не може зберігати багато заряду."
Команда Клемсона вирішила працювати з кремнієм, який може заряджати більше заряду, тобто більше енергії може зберігатися в легших клітинах. Незважаючи на те, що вчені давно оцінюють високу ємність кремнію для зберігання в електромережі, цей матеріал розпадається на менші шматки в процесі заряджання та розряду.
Рішення, яке придумала команда, передбачає використання крихітного кремнію" нанорозмірного" частинки, які підвищують стійкість і забезпечують більш тривалий цикл життя. Замість колоди карток з графіту, нові батареї використовують шари вуглецевого нанотрубкового матеріалу, який називається Бакіпапір, з наночастинками кремнію, затиснутими між ними.
При такій внутрішній упаковці, навіть якщо частинки кремнію розпадаються, вони містять GG, все ще в сендвічі GG; - сказав Поділа.
GG Quot; Окремо стоячі листи вуглецевих нанотрубок утримують наночастинки кремнію електрично пов'язаними між собою," сказала Шайлендра Чілувал, аспірантка CNI і перша автор дослідження.
GG Quot; Ці нанотрубки утворюють квазівимірну структуру, утримують наночастинки кремнію разом навіть після 500 циклів і пом'якшують електричний опір, що виникає внаслідок руйнування наночастинок."
Використання батарей, виготовлених з кремнію та інших наноматеріалів, не тільки збільшує ємність, але також дозволяє заряджати батареї більшим струмом, що означає швидший час зарядки. Як відомо кожному, чий стільниковий телефон коли-небудь загинув під час телефонного дзвінка, це важлива особливість для акумуляторних технологій.
Можливе швидше заряджання, оскільки нові батареї також використовують нанотрубки як буферний механізм, що дозволяє заряджати зі швидкістю в чотири рази швидшою, ніж це можливо зараз.
Легші акумулятори, які заряджаються швидше і забезпечують значно підвищену ефективність, будуть корисними не лише для астронавтів, що носять костюми на батарейках, але й для вчених та інженерів, яким доведеться доставити астронавтів до місця призначення.
GG quot; Кремній як анод у літій-іонній батареї являє собою' святий Грааль' для дослідників у цій галузі" сказав Рао, директор CNI' і головний слідчий з питань гранту NASA. Рао також заявив, що нові акумулятори найближчим часом знайдуть свій шлях до електромобілів.
GG quot; Нашою наступною метою є співпраця з промисловими партнерами для перекладу цієї лабораторної технології на ринок," сказав Поділа, автор-кореспондент дослідження та співдослідник гранту NASA.&Quot; Ми вдячні NASA та Південній Кароліні EPSCoR за нагороду за здійснення таких проектів, які матимуть тривалий вплив на космічні місії та світовий енергетичний ландшафт."
