2100 цикъла с 99% заряд: нов анод за акумулаторите на електромобилите обещава два пъти по-голям ресурс

Южнокорейски изследователи са създали хибриден материал за анода на акумулаторите, който позволява бързо зареждане, без съкращаване живота на батерията.

„Експериментални тестове показаха, че този хибриден анод осигурява четири пъти по-голям капацитет от конвенционалния графитен анод при условия на високоскоростно зареждане (4 A/h)“ — заявяват разработчиците в прессъобщение. 

Според резултатите от тестовете, акумулаторите с новия анод са запазили 70% от първоначалния си капацитет след повече от 1000 цикъла на зареждане-разреждане. Когато са сглобени в пакетния елемент, анодът е демонстрирал стабилна работа за повече от 2100 цикъла с кулоновска ефективност от 99%.

Разработката има за цел да реши проблема с литиево-йонното покритие, което кара бързото зареждане да води до образуването на така наречения „мъртъв литий“ върху повърхността на анода. Натрупването на литий върху анода намалява капацитета на батерията и ускорява цялостното износване.

Корейските изследователи са създали хибриден анод, който комбинира графитни частици (междувъглеродни микросфери) с извити нанолистове от органичен материал, наречен хлориран изкривен хексабензокоронен (Cl-cHBC). Извитата структура на нанолистовете е ключова, създавайки по-широки междуслойни пространства и наноканали. Тези канали служат като път за литиевите йони, провеждайки ги по-ефективно, отколкото в стандартния графитен анод. 

„Когато се смесят в равни части, тези два материала улесняват последователния процес на транспортиране на литий-йони, при който йоните първо навлизат в нанолистовете и след това мигрират към графита. Тази поетапна подредба предотвратява образуването на мъртъв литий, което позволява бързо зареждане без загуба на капацитет, както бе потвърдено и от теоретично моделиране“ — обясняват разработчиците. 

Теоретичното моделиране потвърди, че този механизъм позволява на анода да извършва бързо зареждане без загуба на капацитет. Според изследователите, предложеният от тях процес е мащабируем и съвместим със съществуващата инфраструктура за производство на батерии.

Химическата гъвкавост на извитите нанолистове също така открива възможности за разработване на други системи за съхранение на енергия. Изследователите в момента проучват възможността за използването им в натриево-йонните акумулатори. Проучването заключава, че този последователен механизъм за вграждане предлага принцип за проектиране на акумулатори от следващо поколение, които изискват както бързо зареждане, така и дългосрочна стабилност.