Синтезирован материал, который вдвое увеличивает емкость аккумуляторов

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с российскими и зарубежными коллегами синтезировали материал, который в два раза увеличивает емкость аккумуляторов для гаджетов и электромобилей.

«Ученые ДВФУ вместе с коллегами из российских и зарубежных научных центров нашли способ значительно улучшить литий-ионные аккумуляторы, которые используются в смартфонах, ноутбуках и электромобилях. Им удалось увеличить емкость катодного материала в два раза и при этом полностью сохранить его ресурс после многократных циклов зарядки и разрядки», — рассказали в министерстве.

Один из самых перспективных материалов для катодов в современных аккумуляторах — фосфат ванадия лития. У него высокая теоретическая емкость и он безопасен в использовании, однако очень плохо проводит электрический ток. Из-за этого аккумуляторы на его основе не могут быстро отдавать энергию и быстро теряют свою емкость. Чтобы решить эту проблему, ученые синтезировали материал с добавлением углеродного покрытия, используя обычную лимонную кислоту как источник углерода. Исходную смесь нагревали в печи в атмосфере аргона при разных температурах — от 700 до 1000 градусов Цельсия — и с разным количеством углеродной добавки.

Фосфат ванадия лития известен ученым давно, но плохая проводимость долгое время мешала использовать его в реальных батареях. При нагреве до 900 градусов Цельсия кристаллы материала становятся идеально упорядоченными, а углерод образует тонкую защитную оболочку вокруг каждой частицы. Эта оболочка выполняет две важные задачи: отлично проводит электричество и защищает материал от агрессивного воздействия электролита.

«Нам удалось повысить емкость без потери ресурса. Обычно, когда пытаются улучшить один параметр батареи, страдает другой. Здесь же мы получили и удвоение емкости, и 100% сохранение после 25 циклов», — отметил один из авторов исследования, кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории ядерных технологий ДВФУ Олег Шичалин.

Над исследованием также работали ученые из лаборатории электрохимических источников энергии Института естественных наук и техносферной безопасности Сахалинского государственного университета, Дальневосточного геологического института Дальневосточного отделения РАН, Московского центра перспективных исследований, кафедры общей физики Пермского национального исследовательского политехнического университета, центра перспективных технологий XPANCEO (Дубай) и Кольского научного центра Российской академии наук.