Команда исследователей разработала полимерное связующее, позволяющее продлить срок службы аккумулятора

В сфере электрических транспортных средств, работающих на накопленной электрической энергии, ключевым элементом являются перезаряжаемые аккумуляторы, способные выдерживать множество циклов зарядки. Литий-ионные батареи долгое время были эталоном надежности и долговечности аккумуляторов, однако, из-за ограничений по емкости хранения энергии и других сопутствующих проблем, внимание было переключено на более перспективную альтернативу — двухионные батареи (DIB).


Двухионные батареи используют одновременно как литиевые катионы, так и контранионы, что позволяет им иметь высокую энергетическую плотность и, следовательно, хранить значительное количество энергии. Тем не менее, использование такого типа батарей приводит к следующей проблеме: большие анионы вызывают расширение и сжатие материала графитового анода во время зарядки и разрядки, что может привести к снижению долговечности батареи.

Недавно группа ученых добилась увеличения количества циклов зарядки двухионных батарей благодаря инновационному исследованию полимерных связующих. Результаты проведенной работы были опубликованы в журнале Advanced Materials.

Превосходные показатели новых батарей

Связующее вещество играет важную роль в закреплении различных химических элементов внутри перезаряжаемых батарей. Команда исследователей ввела новаторское полимерное связующее, содержащее азидные группы (N3-) и акрилатные группы (C3H3O2).
Азидные группы образуют прочную ковалентную связь с графитом в результате химической реакции под действием ультрафиолетового света, обеспечивая структурную целостность графита во время его расширения и сжатия. В то же время, акрилатные группы способствуют восстановлению соединения между графитом и связующим, даже если связь была нарушена.



Экспериментальные результаты показали, что двухионные батареи с новым связующим сохраняют исключительную производительность, даже после 3500 циклов перезарядки. Такие батареи также демонстрируют быструю зарядку, восстанавливая около 88% первоначальной емкости всего за 2 минуты.


— Профессор Суджин Парк, автор исследования.