Российские учёные улучшат характеристики литий-ионных батарей

Учёные из Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН совместно с коллегами из СФУ и Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» предложили новую технологию, позволяющую существенно улучшить ключевые характеристики литий-ионных аккумуляторов.

О новом достижении сообщает Федеральное агентство научных организаций (ФАНО). Усилия российских специалистов были направлены на повышение ёмкости и максимальной скорости заряда-разряда литий-ионных батарей. Для этого предложено использовать особое соединение графена.

Физическая основа литий-ионного аккумулятора — два электрода, анод (плюс) и катод (минус), разделённые пористым полимерным материалом. Во время зарядки электрический ток перемещает ионы лития от катода к аноду, а во время работы батареи ионы движутся обратно. Когда срок службы батареи подходит к концу, возможность для перемещения ионов лития между электродами снижается.

Двухслойная гетероструктура, состоящая из монослоя дисульфида ванадия и графена для литий-ионных батарей / ФАНО

Учёные предложили использовать в качестве анодного материала для литий-ионных батарей двуслойную гетероструктуру, состоящую из монослоев дисульфида ванадия и графена. Ионы лития могу связываться не только на поверхности такого материала, но и в межслоевом пространстве, что в конечном итоге приводит к его высокой удельной ёмкости.

В частности, расчёты показали, что возможная ёмкость такого композита составит 569 мА·ч на один грамм анодного материала. Это почти в два раза выше, чем у графита — наиболее часто используемого анода в современных литий-ионных батареях.

Кроме того, зафиксирована высокая подвижность ионов лития. Это теоретически обеспечит более высокую скорость зарядки и возможность питания устройств повышенной мощности.