В Южной Корее учёные разработали новый тип электрода для литий-ионных аккумуляторов, который может значительно увеличить запас хода электромобилей. Исследовательская группа под руководством профессора Кёнг-Мин Чонга из Школы энергетики и химической инженерии Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) создала электрод, который в пять раз толще существующих моделей.

Новая технология не только повышает ёмкость аккумулятора, но и сохраняет высокую скорость зарядки. Кроме того, она соответствует экологическим целям, поскольку исключает использование химических растворителей в процессе производства.

С ростом популярности электромобилей возрастает спрос на литий-ионные аккумуляторы высокой ёмкости. Учёные стремятся максимально увеличить толщину электродов при минимизации неактивных компонентов. Однако традиционные методы производства электродов с использованием влажных процессов сталкиваются с проблемой агломерации (процесс слипания) частиц при испарении растворителя из-за особенностей порошкообразных электродов.

Конструкция толстого электрода сухой обработки с пористым проводящим агентом, обеспечивающая 20 мА·ч·см-2 для литий-ионных аккумуляторов с высокой плотностью энергии. Источник: Energy & Environmental Science (2024). DOI: 10.1039/D4EE04106B

Команда профессора Чонга успешно разработала электрод, который в пять раз толще существующих аналогов. Плотность смешанного слоя достигает 3,65 г/см³, что напрямую связано с ёмкостью. Удельная ёмкость нового электрода составляет впечатляющие 20 мАч/см², что значительно превышает показатели коммерческих аналогов.

При использовании в аккумуляторах этот электрод может увеличить запас хода электромобилей примерно на 14%. «Наша технология потенциально позволит проехать более 600 километров на одном заряде», – отметил профессор Чонг.

Новая конструкция электрода включает в себя пористый сферический проводящий материал, который значительно повышает проводимость. Обычно увеличение толщины электрода приводит к увеличению расстояния переноса ионов лития, что снижает выходную мощность и замедляет скорость зарядки. Однако использование специальных материалов, таких как пористый сферический проводящий агент, позволяет преодолеть эти проблемы, что невозможно при традиционных влажных методах производства.

«Особенно важно то, что мы продемонстрировали эффективность технологии на призматических ячейках ёмкостью 1 Ач, что открывает путь к крупномасштабному производству, выходящему за рамки лабораторных экспериментов с миниатюрными элементами питания», – отметила Хесон О, первый автор исследования.

Новая технология может стать важным шагом в развитии электромобилей, позволяя им конкурировать с традиционными автомобилями по запасу хода и скорости зарядки. Это, в свою очередь, может ускорить переход к более экологичному транспорту и снизить зависимость от ископаемого топлива.

Подробнее на iXBT