Вуглецеві нанотрубки, в 100 разів міцніші за сталь, допоможуть створити потужні батареї

Дослідники з Корейського науково-дослідного інституту електротехнологій (KERI) створили першу у світі технологію виробництва високодисперсного порошку вуглецевих нанотрубок (ВНТ). Про це пише Interesting Engineering.

Інновація спрощує застосування екологічно чистої сухої переробки для вторинних батарей, відкриваючи шлях до екологічніших енергетичних рішень. Ця інновація зводить до мінімуму агрегацію і забезпечує ефективне диспергування в сухих процесах завдяки управлінню пучками УНТ, щоб вони залишалися розділеними.

УНТ — це новий матеріал, що має електропровідність, близьку до міді, та міцність на розрив у 100 разів більшу, ніж у сталі. Вони складаються з довгих циліндричних гексагональних вуглецевих ланцюгів.

Додавання вуглецевих нанотрубок (УНТ) як провідної добавки може значно підвищити щільність енергії вторинних батарей. Однак УНТ мають високу схильність до агрегації один з одним, створюючи заплутану структуру, яка ускладнює з'єднання сполучних речовин і активних елементів з іншими матеріалами у вторинній батареї.

За словами дослідників, однією з труднощів, з якою стикається акумуляторна промисловість, є необхідність послідовного змішування УНТ з іншими матеріалами в середовищі без розчинників, особливо в сухому процесі.

Для розв'язання цих проблем дослідницька група розробила технологію виробництва високодисперсного порошку вуглецевих нанотрубок (ВНТ), яка дає змогу подолати проблеми агрегації та забезпечує ефективне диспергування в сухих процесах.

Розвиток зберігання енергії

Інновація, досягнута після багатьох років зусиль, успішно контролює залишкове розділення невеликих пучків УНТ у порошковій формі. Технологія дає змогу створювати провідники з довгих одновимірних структур УНТ навіть у складних сухих виробничих умовах.

Ці високопровідні УНТ усувають необхідність у розчинниках і покращують продуктивність вторинних батарей, формуючи ефективні електричні з'єднання між внутрішніми матеріалами. Це досягнення прокладає шлях до виробництва акумуляторних комірок високої ємності, підтримуючи розробку екологічно чистих рішень для зберігання енергії.

"Сухий процес є екологічно чистим, оскільки не використовує токсичні розчинники, усуває необхідність у відновленні розчинника, спрощує процес і знижує виробничі витрати. Ось чому ця технологія привертає увагу світових виробників електромобілів", — сказали вчені у своїй заяві.

KERI подав заявку на внутрішній патент на свою "технологію виробництва порошку УНТ з високою дисперсністю" і проводить випробування її використання в товстоплівкових анодах і катодах великої ємності.

Очікується, що ця інновація приверне інтерес галузей, що розробляють батареї наступного покоління, як-от літій-сірчані та повністю твердотільні батареї, які покладаються на сухі процеси. Команда планує співпрацювати з компаніями, які шукають цю технологію, щоб полегшити її передачу і більш широке застосування в передових рішеннях для батарей.

За словами команди, прогрес прокладає шлях до виробництва акумуляторних елементів великої ємності, підтримуючи розробку екологічно чистих рішень для зберігання енергії. Досягнення також є значним кроком уперед у галузі матеріалознавства та стійкої технології акумуляторів.

Раніше ми писали, що вчені придумали, як досягти неймовірної надпровідності. Дослідники розробили нові твердотільні електроліти зі спіральною структурою, які зроблять твердотільні батареї популярними.