Новые исследование с целью создать долговечные электромобили

Узкий момент электромобилей заключается в использовании ими литий-ионных аккумуляторов. Они имеют ряд ограничений по ёмкости хранения энергии и некоторые другие проблемы. Поэтому им постоянно ищут альтернативу и одной из них являются двухионные батареи (DIB). Они одновременно используют катионы и противоанионы лития, обеспечивая высокую плотность энергии. Это позволяет им хранить большое количество энергии. Но проблема здесь заключается в более крупных анионах, которые вызывают расширение и сжатие графитового анода в процессе разряда и заряда. Это приводит к снижению срока службы аккумулятора.

Недавно исследовательская группа (профессор Суджин Пак (факультет химии), аспиранты Джиун Кан (факультет химии) и Джину Хван (факультет химической инженерии) из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH), профессор Чон У Хан (материаловедение и инженерное дело) из Сеульского национального университета, профессор Джа-Хён Рю (факультет химии) и студент Сынхо Ли (факультет химии) из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) и профессор Джегеон Рю (факультет химической и биомолекулярной инженерии) из Университета Соган) нашла решение вопроса долговечности двухионных аккумуляторов посредством инновационного полимерного связующего. Результаты своей работы они опубликовали в Advanced Materials.

Найденное связующее играет решающую роль в обеспечении безопасности при протекании различных химических реакций в аккумуляторах. Учёные представили новые полимерные связующие, включающее азидные группы (N_3-) и акрилатные группы (C₃H₃O₂).

Азидные группы образуют прочную ковалентную связь с графитом в результате химической реакции, которая проходит под ультрафиолетовым излучением. В результате обеспечивается структурная целостность графита при его сжатии и расширении. Акрилатные группы облегчают повторное соединение графита и связующего, даже если связь была нарушена. В результате тестирования учёным удалось выяснить, что двухионные батареи, оснащенные недавно разработанным связующим, сохраняют исключительную производительность даже после 3,5 тысяч циклов перезарядки. Данные аккумуляторы продемонстрировали возможность быстрой зарядки. Примерно 88% исходной ёмкости этого аккумулятора восстанавливается всего за 2 минуты.

Руководитель исследования Суджин Пак пояснил, что двухионные аккумуляторы не только эффективны с экономической точки зрения, но также позволяют рационально использовать богатые ресурсы графита на планете. Проведённая работа будет стимулировать дальнейшее изучение двухионных батарей с выходом за рамки только сферы электромобилей. Стоит также добавить, что научная работа стала возможной благодаря поддержке различных фондов и научно-исследовательских институтов.