Эксперименты с углеродными нанотрубками, обнаруженными всего десятилетие назад, позволили выявить свойства, которые повзолят сохранить большее количество энергии в батареях, использующих крошечные нанотрубки вместо обычных графитовых электродов.

Эксперименты, проводимые в Университете Северной Каролины (Чапел Хилл), показывают, что углеродные нанотрубки обладают минимум вдвое большей энергетической плотностью графита. Одна из возможных сфер применения ? увеличение срока службы батареек.

Результаты исследования опубликованы 7 января в выпуске Physical Review Letters за авторством: доктора Хидео Шимода, аспиранта Бо Гао, докторов Ксиао-Пинг Танг и Альфред Клеинхаммес, - оба помощники профессора Шимоды, аспиранта Лесли Флеминг и докторов Ю Ву и Отто З. Жоу.

Все ученые из отделения физики и астрономии Университета Северной Каролины.

Нанотрубки вызвали большой интерес в ученой среде благодаря широким сферам их применения. Эти углеродные трубки - очень прочные структуры, которые формируются из единичного слоя атомов углерода и составляют всего одну биллионную метра в диаметре.

В будущем их можно будет использовать также и устройствах телесвязи, топливных элементах, высокопрочных сложных материалах и новой молекулярной электронике. Возможность применения их для улучшения свойств батарей рассматривалась до этого только теоретически, но никто не демонстрировал практические возможности ипреимущества от этого.

В своих экспериментах ученые использовали электрохимию и измерения состояния тврдости с помощью ядерного магнитного резонанса, которые показали преимущества нанотрубок по сравнению с графитовыми электродами. С последними мы можем сохранять, обратимым один заряженный литиевый ион для каждых шести атомов углерода в графите, но при использовании нанотрубок, мы можем сохранять обратимым заряженный литиевый ион для каждых трех атомов углерода, говорят ученые. Эта технология позволит повысить ресурс перезаряжающихся батареек, которые сейчас широко применяются в мобильных телефонах сотовой связи.

Наиболее распространенные сейчас перезаряжающиеся батареи ? это литиевые, которые используют графитовые или богатые углеродом материалы как один из электродов. Окислительно-восстановительные реакции, встречающиеся в электродах создают поток электронов, которые производят и сохраняют энергию.

Исследователи подвергли единичную цепь атомов углерода в нанотрубках воздействию лучом лазера. Последующей химической обработкой исследователям удалось открыть закрытые концы нанотрубок и восстановить их длину.

Это позволяет использовать диффузию литиевых ионов во внутреннем пространстве нанотрубок, что в свою очередь открывает возможности для повышенной способности хранения энергии.

Данные свойства были доказаны экспеиментально. Теперь ученые работают над преодолением других практических проблем, которые еще нужно разрешить, чтобы воплотить технологию нанотрубок в производство батерей.

Информация для контакта:

Отто Жоу, 919-962-3297 или Zhou@email.unc.edu

Дэвид Виллиамсон, 919-962-8596 или david_williamson@unc.edu
Университет Северной Каролины (Чапел Хилл)