Созданы литиевые аккумуляторные батареи с улучшенными характеристиками на основе шелка

Литиевые аккумуляторы на основе шелка

Буквально каждый месяц,  в научных журналах появляются статьи о новых и достижениях научных лабораторий, работающих над созданием аккумуляторных батарей с лучшими характеристиками. Ученые все ближе подходят к решению проблем, связанных с увеличением плотности  заряда на единицу объема аккумулятора, увеличения долговечности,  снижения веса и стоимости  аккумуляторов. В  работе, исследователи используют самые разнообразные  материалы и технологии, которые нередко поражают своей природой. Иногда даже возникает впечатление, что исследования ведутся методом «научного тыка».

Еще 5 тысяч лет назад древние китайцы научились ткать шелк – тончайшую ткань, которая впоследствии стала главной статьей торговли между Западом и Востоком. Великий  Шелковый путь – древняя дорога, по которой ценная ткань доставлялась из Поднебесной в Европу. Спустя тысячи лет, ученые из Пекинского университета получили новое вещество для создания анода аккумулятора (отрицательного электрода), полученный из шелка – регенерированный фиброин.

Это фибриллярный белок, выделяемый паукообразными и некоторыми другими насекомыми, для производства нитей паутины и коконов, в частности шелка тутового шелкопряда. До сих пор, анод для литиевых аккумуляторов производится из графита, который из-за ряда недостатков хотят заменить на что-то более эффективное.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ученые уже опробовали в качестве замены графита кварцевый песок, который показал неплохие результаты, однако исследователи остановились на идее создания анода на основе биологического возобновляемого сырья, дешевого в производстве. Обработанный особым образом шелк был использован в качестве основы для создания  нанопластин из углерода. Эти пластины были применены для создания прототипа аккумуляторной батареи и суперконденсаторов.

Полученные батареи имеют емкость 1865 мАч/г, что в пять раз больше теоретической емкости графита (372 мАч/г) при плотности тока 0.1 А/г. Также, новый аккумулятор показал высокую стабильность сохранения емкости – 92% после 10000 циклов заряда/разряда.

 

 

 

 

 

 

 

Литиевые аккумуляторные батареи нового типа, основанные на таком материале, могут полностью заменить аккумуляторы, основанные на графите, ведь фиброин дешев и прост в получении. Также, новый материал может быть применен в производстве натрий ионных аккумуляторов, а также для хранения  водорода.

Это хорошая  новость для всех любителей легкого электротранспорта, ведь львиную долю стоимости электровелосипедов, электроскутеров, электросамокатов составляет цена аккумуляторной батареи.  Количество  циклов заряда/разряда современных литиевых аккумуляторов – составляет примерно от 800 до 3000 циклов и в основном их характеристики делают конкурентноспособным лёгкий электротранспорт, литиевые аккумуляторы пока ещё недостаточно хороши для массового внедрения электромобилей.

Когда именно и какая именно технология сделает прорыв в изготовлении литиевых аккумуляторов, - покажет ближайшее будущее.