UNIST
Південнокорейські дослідники створили гібридний матеріал для аноду в акумуляторах, який дозволяє швидку зарядку без скорочення термінів служби батареї.
“Експериментальні випробування показали, що цей гібридний анод забезпечує у чотири рази більшу ємність, ніж звичайний графітовий, в умовах високошвидкісної зарядки (4 А/г)”, — заявляють розробники у пресрелізі.
За результатами випробувань акумулятори з новим анодом зберігали 70% від початкової ємності після понад 1 тис. циклів зарядки-розрядки. Під час збирання у пакетні елементи анод продемонстрував стабільну роботу упродовж понад 2 тис. 100 циклів з кулонівською ефективністю 99%.
Розробка покликана розв’язати проблему літій-іонного покриття, через яке швидка зарядка призводить до утворення так званого “мертвого літію” на поверхні анода. Накопичення літію на аноді знижує ємність акумулятора та прискорює загальний знос.
Зображення синергетичного ефекту між Cl-cHBC та графітом у гібридному аноді/UNIST
Корейські дослідники створили гібридний анод, який поєднує графітові частинки (мезовуглецеві мікросфери) з вигнутими нанолистами органічного матеріалу, що зветься хлорованим викривленим гексабензокороненом (Cl-cHBC). Вигнута структура нанолистів є ключовою, створюючи ширші міжшарові простори та наноканали. Ці канали слугують шляхом для іонів літію, ефективніше проводячи їх, ніж в стандартному графітовому аноді.
“При змішуванні в рівних частинах ці два матеріали полегшують послідовний процес перенесення літій-іонів, при якому іони спочатку потрапляють у нанолисти, а потім переміщуються в графіт. Така поетапна установка запобігає утворенню мертвого літію, забезпечуючи швидку зарядку без втрати ємності, що підтверджено теоретичним моделюванням”, — пояснюють розробники.
Проведене теоретичне моделювання підтвердило, що цей механізм дозволяє аноду проводити швидку зарядку без втрати ємності. За словами дослідників, пропонований ними процес масштабований та сумісний з наявною інфраструктурою виробництва акумуляторів.
Хімічна універсальність вигнутих нанолистів також відкриває можливості для розробки інших систем зберігання енергії. Наразі дослідники вивчають можливість їхнього використання у натрій-іонних акумуляторах. У дослідженні зроблено висновок, що цей послідовний механізм вставки пропонує принцип проєктування до створення акумуляторів наступного покоління, яким потрібна як швидка зарядка, так і довгострокова стабільність.
