Новый материал утроит емкость литий-ионных аккумуляторов
Ученым Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ МИСиС), входящим в международный коллектив исследователей, удалось увеличить емкость и продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов. По словам исследователей, они синтезировали новый наноматериал, который может заменить малоэффективный графит, используемый сегодня в литий-ионных батареях. Результаты исследования опубликованы в Journal of Alloys and Compounds.
Литий-ионные аккумуляторы 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 емкость по-прежнему ограничивается свойствами графита - основного материала анода. Ученым NUST MISIS удалось получить новый материал для анодов, способный обеспечить значительное увеличение емкости и продлить срок службы аккумуляторов.
«Пористые наноструктурированные микросферы состава Cu0.4Zn0.6Fe2O4, которые мы извлекли, используемые в качестве анодного материала, обеспечивают в три раза большую емкость, чем существующие на рынке батареи. Кроме того, это позволяет увеличить количество перезарядки в 5 раз по сравнению с другими перспективными альтернативами графиту. Такое улучшение достигается за счет синергетического эффекта сочетания особой наноструктуры и состава используемых элементов», - Евгений Колесников, ассистент кафедры функциональных наносистем и высоких технологий в НИТУ «МИСиС».
Синтез конечного материала происходит в одностадийном процессе без промежуточных стадий из-за использования метода распылительного пиролиза. Как пояснили ученые, водный раствор с ионами специальных металлов с помощью ультразвука превращается в туман, а затем вода испаряется при температуре до 1200 °C с разложением исходных солей металлов. В результате извлекаются микронные или субмикронные сферы с пористостью, необходимой для работы в литий-ионной системе.