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.
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.
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.
Двухионные батареи не только экономически выгодны, но и используют обильные запасы графита нашей планеты. Это исследование даст толчок к дальнейшему изучению двухионных батарей, которое выйдет за рамки электрических транспортных средств и найдет применение в других областях
— Профессор Суджин Парк, автор исследования.
- Алексей Павлов
- POSTECH
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
«Космос-2612» против спутника-шпиона: Россия показала, что не будет мириться с американской разведкой на орбите
Почему западные эксперты считают, что противостояние на орбите выходит на более новую и крайне опасную стадию...
Что-то странное живет в старом топливе, вытекшем из затонувших кораблей во Вторую мировую войну
По словам ученых, в нефтепродуктах на дне моря «не протолкнуться»: 42 типа, 107 классов, 249 отрядов, 432 семейства, 1 047 родов микроорганизмов...
1319 подтвержденных случаев реинкарнации: исследование американских ученых выявило поразительные закономерности
Исследователи не знают, как объяснить механизм перерождения, но игнорировать статистику тоже не могут...
Сверхзвуковой флот США стоимостью 3,8 миллиарда долларов едва не был уничтожен детской игрушкой
По словам американских экспертов, Пентагон находится в панике. Против США применили технологию, которую разработали… американские союзники...
Вот почему самый загадочный в мире 600-летний текст до сих пор не расшифрован
Рукопись Войнича могли переплести не по порядку, и этот факт дает ответы на многие вопросы...
Ковчег русских детей: как 777 российских детей вернулись домой через Сибирь, Америку и Европу (продолжение)
Никто и не ожидал, что летние каникулы вдруг затянутся на два с половиной года...
Похоже, между кошками и их хозяевами существует загадочная гормональная связь
Этот эксперимент напрашивался уже давно, но после вопросов стало еще больше...
Загадочный звездный узор на знаменитой картине Ван Гога поставил точку в споре столетней давности
Выяснилось, что целая толпа литературоведов сильно ошибалась в биографии великого художника...
Парадокс Ванильного острова: почему на Мадагаскаре все рано или поздно заканчивается революцией
Что такое «красные зоны»? Как с ними связаны горбатые быки? И, вообще, какую роль в этой истории сыграла японское аниме?...
Новая окаменелость подтверждает: предок человека появился на 200 000 лет раньше, чем считали ученые
Антропологи говорят, что доминировал тогда совсем другой вид, а в итоге выжил именно наш далекий пращур...
Шимпанзе смогли создать свою цивилизацию, если бы 4 миллиона лет назад в их развитие не вмешался древний вирус
Новая научная работа наглядно демонстрирует, как сильно вирусы могут управлять развитием жизни на Земле. Страшно подумать, но ведь человечества могло и не быть...
Марс и Луну проверят на следы древних цивилизаций: как ученые собираются это сделать
Новая технология принесет пользу, даже если исследователи не найдут инопланетян...
Европа и Северная Америка — это… один континент: по революционной теории, Атлантический океан так и не разделил их до конца
При этом западные географы «лишились» целого континента, а в России Азия ушла в «самостоятельное плавание»...