В новой работе исследователи описали метод использования пыльцы растений в качестве сырья для производства анодов (положительно заряженных электродов) для литий-ионных батареек. Столь необычное применение частиц пыльцы стало возможно благодаря их углеродной архитектуре.
В большинстве современных литий-ионных батареек анод — источник положительного заряда — сделан из графита. В новом исследовании ученые изучили потенциал применения природного доступного и возобновляемого сырья — пыльцы — для тех же целей. Статья с результатами их экспериментов опубликована в журнале Scientific Reports.
В работе ученые использовали два типа пыльцы: чистую пыльцу рогоза и смесь различных частиц из пчелиной пыльцы, собранной пчелами с разных цветов. Детальное изучение структуры частиц методами сканирующей электронной микроскопии показало, что пыльца рогоза состоит из более или менее одинаковых структур, а пчелиная пыльца представляет калейдоскоп всевозможных форм.
На первой стадии подготовки частиц ученые проводили пиролиз в присутствии инертного газа, при этом большинство соединений, за исключением углеродных структур, разлагалось под воздействием температуры. Затем частицы активировали кислородом при более низких (около 27 градусов по Цельсию) температурах. При этом происходило открытие пор в углеродной структуре, приводящее к увеличению рабочей поверхности частиц. При этом возрастало количество мест для встраивания ионов лития (носителей заряда в батарейке), и, как следствие, возрастала емкость аккумуляторов «на пыльце». Результаты экспериментов по зарядке и разрядке полученных аккумуляторов при разных температурных режимах (от 25 до 50 градусов по Цельсию) показали, что их потенциал сравним с теоретическим пределом графита. За 10 часов батареи удавалось зарядить полностью, а за час — более чем наполовину.
В будущем исследователи планируют более подробно изучить область применения этой новой необычной разработки, а также возможность использования аналогичных методов для получения катодов.
Поиск более экологичных, более емких или более дешевых аккумуляторов является актуальным направлением исследований.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение