В исследованиях ученых и инженеров Университета Клемсона и Технологического института Джорджии, для производства вяжущих компонентов для графитовых электродов и кремниевых, разрабатываемых для будущих поколений батарей, был использован материал, известный как альгинат натрия, который извлекается из быстрорастущих бурых водорослей. Проект был поддержан двумя университетами, автомобильной компанией Honda и американской NASA.
Профессор в Школе наук о материалах и технике Университета Клемсона,
Игорь Лузинов и его коллеги специально изучили свойства материалов, сложившиеся в природных системах, такие, как водные растения, растущие в соленой воде с высокой концентрацией ионов. Так как электроды в аккумуляторах погружены в жидкий электролит, были рассмотрены материалы с наилучшими вяжущими характеристиками, которые можно было бы использовать в батареях.
У существующих литий-ионных батарей аноды сделаны из графита. На основе кремниевых анодов теоретически предполагается десятикратное увеличение пропускной способности заряда – разряда батарей. Одной из задач для вяжущих материалов состоит в том, чтобы создать возможности для расширения и сжатия наночастиц кремния, которые будут использоваться в анодах будущих батарей.
Альгинаты - естественные полисахариды, которые помогают бурым водорослям производить сильные стебли до 60 метров в длину. Водоросли растут в океане, а также могут быть выращены в сточных водах прудов. Бурые водоросли богаты альгинатами и является одним из самых быстрорастущих растений на планете.
Привлекательность использования альгината натрия является его низкая стоимость получения, который уже используется в продуктах питания, фармацевтической промышленности, в производстве бумаги и др., и из-за его равномерно распределенных карбоксильных групп. Другие материалы, такие как карбоксиметилцеллюлоза, могут быть обработаны для включения карбоксильных групп, но это увеличивает их стоимость и не обеспечивает естественное распределение альгината.
Эти батареи могут способствовать созданию энергетически эффективной экономике с расширенным диапазоном электрических автомобилей, а также мобильных телефонов и портативных компьютеров, которые будут дольше работать на батареях с использованием экологически чистых производственных технологий.
|