Не поспішайте прощатися з літієвими батареями: вчені вигадали таке, що поліпшило їх у рази

Науковці зі Школи енергетики та хімічної інженерії UNIST і Корейського інституту науки і технологій (KIST) створили гібридний анод, що складається з графіту та органічних наноматеріалів. Цей інноваційний матеріал ефективно запобігає втраті ємності під час багаторазових циклів швидкого заряджання, гарантуючи довговічність акумуляторів, пише techxplore.com.

У процесі заряджання акумулятора іони літію переміщуються в матеріал анода, зберігаючи енергію у вигляді атомів літію. Під час швидкої зарядки надлишок літію може утворювати на поверхні так звані відкладення "мертвого літію", які неможливо використовувати повторно. Це накопичення знижує ємність і прискорює деградацію акумулятора.

Новий гібридний анод містить широкодоступні графітові частинки (мезовуглецеві мікросфери, MCMB), рівномірно впроваджені в вигнуті нанолисти хлорованого деформованого гексабензокоронена (Cl-cHBC). Ці унікальні наноаркуші створюють великі міжшарові простори і наноканали, даючи змогу іонам літію проходити швидше й ефективніше.

У разі використання в рівних частинах ці два матеріали сприяють послідовному процесу впровадження іонів літію, за якого іони спочатку потрапляють у нанолисти, а потім переміщуються в графіт. Таке поетапне впровадження запобігає утворенню "мертвого літію", забезпечуючи швидке заряджання без втрати ємності.

Експерименти показали, що цей гібридний анод забезпечує в 4 рази більшу ємність, ніж звичайний графіт при високошвидкісній зарядці (4 А/г). Поетапний процес вставки забезпечує більш ефективне зберігання літію і підвищує стабільність циклів.

Під час випробувань гібридний анод поєднувався з високопродуктивним катодом (NCM811), зберігаючи 70% своєї первісної ємності після більш ніж 1000 циклів зарядки-розрядки. Після складання в пакетні елементи гібридний анод продемонстрував стабільну роботу протягом 2100 циклів з кулонівською ефективністю 99%, що демонструє його потенціал для реальних застосувань.

Дослідники підкреслюють, що цей простий і масштабований процес виготовлення сумісний з наявною інфраструктурою виробництва акумуляторів. Ба більше, використання хімічної універсальності вигнутих нанолистів відкриває можливості для розроблення натрій-іонних акумуляторів та інших систем зберігання енергії.

Раніше ми писали, що акумулятори для електрокарів стануть "невбиваними". Скоро батареї для електромобілів витримуватимуть тисячі циклів перезарядки, майже не втрачаючи в ємності. Китайські вчені розробили самовідновлювальний шар для твердотільних акумуляторів.