Клей, который меняет аккумуляторы. Новая технология продлевает срок службы литий-ионных аккумуляторов
Южнокорейские ученые разработали новый гибридный полимерный материал, который может сделать литий-ионные аккумуляторы для электромобилей значительно более долговечными и энергоемкими.
Разработка решает одну из главных проблем современных аккумуляторов — деградацию толстых электродов, необходимых для увеличения запаса хода.
Исследование провели специалисты Университета Сонгюнкван и Сеульского национального университета. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Communications .
Производители электромобилей стремятся увеличить запас хода без подзарядки, поэтому используют всё более толстые электроды, способные накапливать больше энергии. Однако в процессе производства традиционное связующее на основе поливинилиденфторида (PVDF) распределяется неравномерно. Из-за этого электроды могут трескаться, крошиться и хуже проводить ток, что ускоряет износ аккумулятора.
Чтобы устранить этот недостаток, исследователи создали двухкомпонентное гибридное полимерное связующее (DHP), объединив спандекс и полиакриловую кислоту. Спандекс придает материалу высокую эластичность и помогает электродам выдерживать механические нагрузки, тогда как полиакриловая кислота формирует прочные химические связи между компонентами батареи.
Кроме того, во время первых циклов зарядки новый материал способствует образованию специального слоя, облегчающего перемещение ионов лития внутри электрода. Это улучшает работу батареи даже при высокой плотности активного материала.
В ходе испытаний новое связующее вещество продемонстрировало почти вдвое более высокую прочность сцепления по сравнению с традиционными материалами. При тестировании промышленных ячеек пакетного типа обычные толстые электроды начинали существенно терять работоспособность примерно после 95 циклов зарядки. В то же время аккумуляторы с новым материалом сохранили 86,8% первоначальной емкости даже после более чем 200 циклов .
Еще одним важным преимуществом технологии является ее совместимость с действующими производственными линиями. В отличие от многих перспективных решений для аккумуляторов нового поколения, новый материал не требует дорогостоящего переоснащения заводов или перехода на принципиально иные методы производства. По словам авторов разработки, это может значительно ускорить внедрение технологии в промышленность и способствовать созданию электромобилей с увеличенным запасом хода и более длительным сроком службы аккумуляторов.