Материал из России утроит емкость литий-ионных аккумуляторов

Ученые Национального университета науки и технологий «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») являются частью международной исследовательской группы, которая смогла увеличить емкость и продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов. По словам исследователей, они интегрировали новый наноматериал, который может заменить низкоэффективный графит, используемый сегодня в литий-ионных батареях. Результаты исследования опубликованы. Журнал сплавов и соединений.

Литий-ионные батареи широко используются в бытовой технике, от смартфонов до электромобилей. Цикл заряда-разряда в такой батарее обеспечивается движением ионов лития между двумя электродами – от отрицательно заряженного анода к положительно заряженному катоду.

Сфера применения литий-ионных аккумуляторов постоянно расширяется, но при этом, по мнению ученых, их эффективность по-прежнему ограничивается свойствами графита – основного материала анода. Ученым НИТУ «МИСиС» удалось получить новый материал для анодов, который позволяет значительно повысить эффективность и продлить срок службы аккумуляторов.

«Микронаноструктурированные микросферы с извлеченным нами соединением Cu0,4Zn0,6Fe2O4, используемые в качестве анодного материала, обеспечивают в три раза большую емкость, чем батареи, представленные на рынке. Кроме того, это позволяет нам увеличить количество циклов заряда-разряда на до 5 раз с другими надежными альтернативами графиту. Это улучшение связано с комплексным эффектом с составом структуры и используемыми компонентами », – сказал Евгений Колсников, ассистент кафедры функциональных нанотехнологий и высокотемпературных продуктов НИТУ« МИСиС ».

Использование метода распылительного пиролиза приводит к синтезу конечного материала в одностадийном процессе без промежуточных стадий. Как пояснили ученые, водный раствор, содержащий ионы особых металлов, с помощью ультразвука превращается в туман, а затем вода испаряется при температуре до 1200 C с разложением исходных солей металлов. В результате получаются микронные или субмикронные сферы с пористостью, необходимой для функционирования в системе с ионами лития.

###

Электрохимические исследования материала проводили специалисты НИТУ «МИСиС» из Сеульского национального университета науки и технологий (Республика Корея), Норвежского научно-технического университета (Норвегия) и Института науки и технологий SRM. (Индия).

Исследовательская группа надеется продолжить исследования новых эффективных комбинаций аккумуляторных электродов в будущем.