Які переваги нового анода?

Корейські вчені створили гібридний анод для акумуляторів, який забезпечує швидку зарядку без втрати ємності. Термін служби таких батарей буде кратно вищим, ніж у колишніх аналогів. Заявлено, що з цією розробкою елементи живлення витримують тисячі циклів перезарядки, практично не втрачаючи в ємності, пише Interesting Engineering.

Яка технічна реалізація?

Зарядка високої потужності, звичайно, зручна, але часто не обходиться без наслідків для АКБ. На поверхні графітового анода в сучасних акумуляторах можуть з’являтися металеві нарости літію (так званий “мертвий літій”). Він не бере участі в подальших циклах, що незворотно знижує ємність батареї і скорочує термін її експлуатації. Корейські дослідники знайшли структурне рішення цієї проблеми.

Покращений гібридний анод складається з двох компонентів: стандартних частинок графіту (MCMB) і вигнутих нанолистів органічного матеріалу під назвою хлорований гексабензокоронен (Cl-cHBC). У цих шарах присутні нанорівневі канали та ширші міжшарові простори. Ці канали потрібні для ефективного переміщення іонів літію. Під час швидкого заряджання іони літію спочатку переходять у розширені канали наноаркушів, а звідти спокійно й рівномірно розподіляються по структурі графіту. Це запобігає “пробкам” і утворенню “мертвого літію” на поверхні.

Що показали тести?

Лабораторні випробування підтвердили ефективність нової структури. Зібрані у форматі стандартних осередків для електромобілів, акумулятори стабільно працювали впродовж понад 2100 циклів перезаряджання, зберігши кулонівську ефективність на рівні 99%. Таким чином, матеріал готовий до практичного застосування.

У повнорозмірних комірках батареї зберегли 70% своєї ємності після 1000 циклів. А під час потужного заряджання (4 А/г) передовий гібридний анод зберігає вчетверо більшу ємність, як порівняти з традиційним графітовим.

Це перспективне рішення для батарей нового покоління, які не бояться високошвидкісних зарядок і довго служать. Процес виготовлення нового анода можна масштабувати та інтегрувати в наявні лінії виробництва батарей. Крім того, завдяки хімічній універсальності вигнутих нанолистів цю технологію неважко адаптувати і для інших типів АКБ, таких як натрій-іонні.

Раніше повідомлялося, що цинкові батареї стануть “невбиваними”. 3D-батарея з цинк-органічного полімеру може відпрацювати 40 тисяч циклів і при цьому майже повністю зберегти свою первісну потужність. Раніше таке вважалося неможливим.