Ученые предложили использовать пыльцу в литий-ионных аккумуляторах в качестве сырья для создания анодов. Статья была опубликована в журнале открытого доступа Scientific Reports.

Чтобы получить материал для электродов, исследователи подвергли пыльцу рогоза и пчелиную пыльцу твердотельному пиролизу в присутствии инертного газа аргона. Полученные углеродные микроструктуры были активированы воздухом при температуре в 300 градусов Цельсия, а затем их проверили на пригодность в качестве анодов для литий-ионных батарей при комнатной и слегка повышенной (50 градусов Цельсия) температурах.

Изображение пыльцы, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии. Иллюстрация: Jialiang Tang et all, Scientific Reports, 2016

Пыльца рогоза и пчелиная пальца отличались друг от друга по своей форме и размерам. После процедуры пиролиза ученые обнаружили, что полученные углеродные микроструктуры также отличались по своей морфологии. Результаты сканирующей электронной микроскопии показали, что активированный уголь из пчелиной пыльцы состоял из остроконечных частиц и крошечных сфер, в то время как уголь из пыльцы рогоза выглядел, как сплющенные шары. Затем ученые сделали электроды из углеродных микроструктур и подвергли электрохимическим проверкам. При скорости заряда в 10 часов уголь из рогозной пыльцы обладал емкостью заряда в 590 миллиампер-час (мА·ч) на грамм вещества при 50 °C и 382 мА·ч/г при 25 °С. Уголь из пчелиной пыльцы характеризовался меньшей мощностью.

Результаты исследования продемонстрировали, что пыльца является подходящим и доступным источником углеродных микроструктур для создания анодов в литий-ионных аккумуляторах. При этом важное значение имеют форма и размеры пыльцевых зерен, от которых зависит емкость аккумулятора, что дает возможность выбирать сырье с наиболее оптимальными свойствами для будущих анодов.

Коммерческие литий-ионные аккумуляторы были впервые выпущены в продажу корпорацией Sony в 1991 году и до сих пор остаются доминирующей технологией хранения энергии для портативных устройств и электрических транспортных средств. В первых аккумуляторах качестве анодных пластин применялся графит, однако такие батареи были подвержены риску взрыва из-за образования литиевых дендритов. Сейчас для анодов используется твердый углерод, который решает эту проблему, однако ученые ищут способы, которые позволили бы увеличить емкость заряда материала.

Автор: Александр Еникеев