В процессе исследований ученые из Тольяттинского государственного университета (ТГУ) обнаружили потенциал наночастиц магния в увеличении емкости аккумуляторов. Это означает, что эти наночастицы могут играть важную роль в повышении эффективности и продолжительности работы аккумуляторов. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Science&Engineering B.
Современные телефоны и гаджеты обычно оснащены литий-ионными батареями. Однако спрос на литий для электромобилей и других устройств растет, что может привести к его нехватке. Литий-ионные батареи обладают некоторыми недостатками, включая чувствительность к изменениям температуры (поэтому они периодически загораются) и сложности утилизации из-за токсичности. Текущие исследования направлены на поиск более безопасных и экологически устойчивых вариантов аккумуляторов.
Одной из альтернатив считается магний. Эксперименты с этим материалом и сплавами на его основе ведут и сотрудники молодежной лаборатории дизайна магниевых сплавов Тольяттинского госуниверситета.
Как объясняет младший научный сотрудник лаборатории Илья Соснин, магний подходит по разным показателям: он доступен и его много. Главное преимущество литий-ионных аккумуляторов — это скорость заряда. С магниевым аккумулятором сделать такого пока не получается, но у него другое преимущество — высокая обменная емкость.
То есть аккумулятор на магнии работает вдвое дольше, чем такого же размера литиевый. Или при одинаковой емкости магниевый аккумулятор будет в два раза меньше литиевого. Этот эффект был известен давно. В прошлом было несколько попыток исследований с использованием магниевых аккумуляторов, но они не дали значительных результатов.
Несмотря на это, команда ученых продолжила исследования. Ученые подготовили наночастицы и на основе них создали электрохимическую ячейку — своего рода аккумулятор, способный выдавать электрический ток. Они провели измерения этого тока и сравнили результаты, полученные при использовании наночастиц и микрочастиц в аккумуляторе.
Оказалось, что размер имеет значение: наночастицы выдали примерно в 7 раз больше полезной энергии. Предположим, что есть 100 граммов магния, из которого создается аккумулятор с помощью наноструктурированных частиц. Если использовать этот аккумулятор для нагрева чайника, то можно нагреть до 7 чайников с использованием энергии, выделяемой аккумулятором. Однако ученым пока не удалось разместить такое количество наночастиц магния в аноде аккумулятора.
Иными словами, применить этот эффект на практике пока нельзя. Тем не менее, результаты исследований дают надежду, что в отдаленной перспективе магниевые аккумуляторы могут стать если не заменой литий-ионным, то хотя бы достойной альтернативой.
Сейчас перед исследователями стоят два возможных пути: продолжать работу с наночастицами, чтобы разработать более эффективный аккумулятор, или найти подходящий магниевый сплав для создания аккумулятора.
Ранее ученые из Пермского Политеха создали защиту от СВЧ-излучения с помощью полимерного связующего на основе каучука. Другие необычные разработки в сфере технологий можете увидеть в галерее: