Ученые нашли способ повысить мощность и скорость зарядки литий-ионных батарей
Исследователи из Ренсселеровского политехнического института сообщили о возможности создать мощную литий-ионную батарею, заряжающуюся за минуты.
Результаты работы команды представлены в Nature Communications, сообщает sciencedaily.com. Исследование может помочь повысить эффективность аккумуляторов бытовой электроники, электромобилей и систем хранения солнечной энергии.
В стандартных литий-ионных батареях анод сделан из графита, катод – из кобальтита лития. Материалы хорошо взаимодействуют, обеспечивая популярность системы. Команда профессора Нихила Кораткара из Ренсселеровского политехнического института решила дополнительно улучшить их функции. Для этого ученые заменили кобальтит лития дисульфидом ванадия.
«Он обеспечивает большую энергоемкость за счет меньшей массы. А также ускоряет зарядку из-за высокой проводимости», — сказал Кораткар.
Ученые активно интересовались VS2 последние годы. Но практическому применению вещества мешала нестабильность. Исследователи не только объяснили причины ее возникновения, но и нашли способ решить проблему. Оказалось, что вхождение лития нарушает симметрию пустот между атомами ванадия, вызывая искажение Пайерлса и разрушение хлопьев VS2. Ученые выяснили, что покрытие частиц наномерным слоем дисульфида титана предотвращает эти изменения, стабилизируя материал.
«Раньше мы не знали причины проблемы, — сказал Кораткар. – Покрытие из TiS2 стало буферным слоем. Оно удерживает VS2, обеспечивая механическую поддержку».
Электроды из нового материала могли работать при высоких удельных мощностях на единицу массы. Небольшие размеры и вес ванадия и серы также позволили сделать батарею компактнее. При быстрой зарядке мощность не падала так сильно, как на других электродах. Изделия из VS2-TiS2 сохраняли приемлемую емкость за счет электропроводности, отсутствующей у оксида кобальта.
Авторы уверены, что система поможет улучшить автомобильные аккумуляторы, системы хранения солнечной энергии и портативную электронику.
