200+ циклов вместо 95: ученые создали новый материал, который способен продлить жизнь литий-ионным аккумуляторам почти вдвое

Исследователи из Университета Сонгюнгван и Сеульского национального университета разработали новый полимерный связующий материал, который способен сделать литий-ионные аккумуляторы более емкими и долговечными.

Изображение сгенерировано ChatGPT

Новая разработка получила название Dual-Acting Hybrid Polymer (DHP). Она предназначена для использования в толстых электродах, которые позволяют увеличить количество запасаемой энергии и, соответственно, повысить запас хода электромобилей.

Одной из главных проблем таких электродов считается неравномерное распределение традиционного связующего материала во время производства. По мере высыхания он смещается к поверхности, из-за чего ухудшается механическая прочность электрода, снижается его электропроводность и ускоряется износ аккумулятора.

Чтобы устранить этот недостаток, ученые объединили два полимера с разными свойствами — спандекс и полиакриловую кислоту. Спандекс придает материалу эластичность и помогает предотвратить образование трещин, а полиакриловая кислота создает прочные химические связи между частицами электрода, повышая его надежность.

Еще одной особенностью DHP стало то, что во время первых циклов зарядки материал самостоятельно формирует защитный литиевый интерфейс. Он облегчает движение ионов лития внутри аккумулятора, снижает внутреннее сопротивление и повышает эффективность работы батареи.

Испытания показали, что новый связующий материал обеспечивает почти вдвое более высокую прочность сцепления по сравнению с широко используемым поливинилиденфторидом (PVDF). В тестах на коммерческих аккумуляторных элементах батареи с традиционным связующим начинали заметно терять характеристики примерно после 95 циклов зарядки. Элементы с DHP сохранили около 86,8% первоначальной емкости даже после более чем 200 циклов.

По словам разработчиков, одним из главных преимуществ технологии является ее совместимость с существующими производственными линиями. Это означает, что производителям не придется менять оборудование или перестраивать технологический процесс, что существенно упрощает внедрение нового материала в массовое производство.

Ученые считают, что разработка может стать важным шагом на пути к созданию литий-ионных аккумуляторов нового поколения, которые обеспечат электромобилям больший запас хода, более длительный срок службы и повышенную надежность.

©  iXBT