Новый материал анода предотвращает образование отложений на катоде и, таким образом, значительно увеличивает зарядную емкость. Новый материал можно использовать для производства литиевых аккумуляторов, способных заряжать электромобиль всего за 15 минут.
Министерство энергетики США (DOE) говорит о возможной быстрой зарядке электромобиля, когда его аккумулятор можно зарядить максимум за 15 минут. Электромобилям высшего среднего и высшего класса в настоящее время требуется около 30 минут, чтобы зарядить аккумулятор с десяти до 80 процентов.
Согласно публикации в журнале Advanced Energy Materials, ученые из Национальной лаборатории Ок-Риджа (ORNL) Министерства энергетики и Университета Теннесси обнаружили ключевой материал, который обеспечивает такое короткое время зарядки. Анод литиевой батареи состоит из смеси ниобата, молибдена и вольфрама.
Отложения замедляют процесс зарядки
Литиевые батареи с графитовыми анодами используются почти во всех современных электромобилях. В процессе зарядки они разлагают раствор электролита и вызывают образование отложений на катоде. Эти отложения снижают стабильность и эффективность зарядки аккумулятора. Как объясняет Рунмин Тао, исследователи искали альтернативный материал.
«Мы ищем новые недорогие материалы, которые могут заменить и даже превзойти графит».
Основная проблема здесь в том, что большинство альтернативных материалов несут с собой другие проблемы, объясняет Тао.
«Например, многообещающие оксиды ниобатов требуют сложных синтезов, которые трудно реализовать в промышленных масштабах».
«Золь-гель» — технология в производстве анодов
Кроме того, производство оксидов ниобата и других оксидов очень энергоемко и приводит к образованию токсичных отходов. Однако ученые ORNL обнаружили, что процесс «золь-гель» может решить эту проблему. В золь-гель процессе жидкие растворы превращаются в гель при низких температурах с помощью химической реакции. Затем исследователи смогли затвердеть этот гель с помощью тепла. Как объясняет Тао, в результате получился прочный материал, не образующий отложений на аноде.
«Материал выдерживает более высокие напряжения, чем графит, а также не образует отложений на аноде».
Метод также легко масштабируется в промышленных масштабах.
«Исключительно быстрая скорость зарядки в сочетании с масштабируемым синтезом делает его привлекательным кандидатом для будущих аккумуляторных материалов».
