Ученые придумали, как заставить литиевые аккумуляторы заряжаться быстрее
Композитный материал, позволяющий производить литий-ионные аккумуляторы, сочетающие высокие емкость и скорость зарядки с длительным сроком службы, разработала группа исследователей под руководством профессора Китайского университета науки и технологий (USTC) Цзи Хэнсина, 20 октября сообщил портал ИТ-новостей из Китая cnTechPost.
Исследование проводилось совместно с Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе (UCLA) и Институтом химии Китайской академии наук (CAS). Для достижения таких результатов ученые разработали композитный материал с черным фосфором.
Черный фосфор является многообещающим электродным материалом с точки зрения скорости зарядки. Однако, он склонен к структурному повреждению краев слоистой структуры и, как следствие, деградации характеристик электродов.
Для стабилизации материала электродов был разработан композитный материал из черного фосфора и графита. Помимо стабилизации материала, композит еще повышает проводимость электрода.
Кроме того, команда исследователей решила проблему деградации, связанную с постепенным попаданием ионов лития в поверхностный слой электрода, что снижало эффективность электрического взаимодействия лития с электродом. Для решения этой проблемы электроды покрыли тонким слоем полимерного геля, который со временем изнашивается, тем не менее, увеличивает количество рабочих циклов.
Экспериментальный аккумулятор показал возможность зарядки до 80% за 9 минут, а после 2 тыс. циклов зарядки-разрядки сохранял не менее 90% первоначальной емкости. При использовании существующих технологий оптимизации структуры ячеек аккумулятора и правильном подборе других материалов ученые ожидают емкость серийных изделий на уровне 350 Вт⋅ч/кг.
Исследователи привели пример, как изменились бы характеристики автомобиля Tesla Model S при использовании такого аккумулятора. Дальность хода поднялась бы с 650 до 1 000 км при полном заряде аккумулятора при заметном уменьшении времени зарядки.
