Новий матеріал катода прискорить зарядку літій-іонних батарей

Розробники з США розібралися, як зробити так, щоб перспективний матеріал не скорочував термін служби акумулятора.

Літій-іонна батарея заряджається і розряджається в процесі руху іонів літію між двома електродами - анодом і катодом. Зазвичай анод робиться з графіту, а катод - з оксиду літію-кобальту. Ці матеріали добре поєднуються разом, але фахівці Ренсселерского політехнічного інституту вважають, що ефективність системи можна збільшити.

Для цього команда вчених замінила оксид літію-кобальту на дисульфид ванадію. Оскільки цей матеріал легше, це дозволило збільшити щільність енергії. А його підвищена провідність прискорила зарядку.

Дослідники звертаються до дисульфіду ванадію (VS2) не в перший раз. І завжди основною перешкодою в реалізації такої батареї була нестабільність цього матеріалу. Низька стабільність означає короткий термін служби акумулятора. Американські вчені в ході досліджень не тільки знайшли причину нестабільності, але і спосіб усунути її.

Вони визначили, що літій викликає асиметрію в атомах ванадію, через якого руйнувалися пластівці VS2. Але, якщо покрити їх наношаром дисульфіду титану, це підвищить стабільність матеріалу і поліпшить його продуктивність в батареї.

Вирішивши цю проблему, вчені побачили, що електроди VS2-TiS2 працюють з високою питомою ємністю, тобто запасаючи великий заряд на одиницю маси.

На зміну літій-іонним акумуляторам можуть прийти термобатареї. Вони зберігають у шість разів більше енергії, а термін їх служби - понад 20 років. Першу запускають у виробництво в Австралії. Розробка австралійських інженерів забезпечить електрикою віддалені регіони, у яких немає доступу до енергомережі.