Команда ученых под началом профессора Ши-Чжана Цяо из Университета Аделаиды (Австралия), работая в партнерстве с экспертами Имперского колледжа Лондона, представила инновационный подход к модификации поверхности электродов. Данная методика позволяет кардинально сократить время подзарядки аккумуляторов, не жертвуя при этом их долговечностью.
Новая технология обеспечивает впечатляющий результат: восполнение заряда до 85% занимает всего 6 минут, а до 91,4% — около 10 минут. При этом показатель удельной энергоемкости остается на солидном уровне в 240,4 Вт·ч/кг, что открывает широкие возможности для применения разработки в сфере электромобилей и мобильных систем накопления энергии.
Главными препятствиями на пути к сверхбыстрой зарядке мощных литиевых и кремниевых батарей традиционно считались перегрев, ускоренная деградация компонентов и потеря емкости. Ранее попытки решить эти проблемы через изменение состава всего объема электролита нередко приводили к снижению ионной проводимости. Исследователи выбрали иной путь: вместо воздействия на всю массу батареи они сфокусировались исключительно на модификации поверхности анода.
В результате на аноде были созданы специализированные каталитические центры, которые в процессе зарядки избирательно притягивают анионы к границе раздела фаз. Это способствует оперативному формированию плотного защитного слоя (SEI), насыщенного фторидом лития.
Эта защитная оболочка не только стабилизирует поверхность электрода, но и содержит микроканалы, обеспечивающие интенсивный поток ионов лития. Благодаря такому решению аккумулятор способен выдерживать экстремально высокие зарядные токи без деструкции своей внутренней структуры.
В ходе тестов методика продемонстрировала высокую эффективность: кулоновский КПД обновленного кремниевого анода достиг 99,94%, а после 500 сессий сверхбыстрой шестиминутной зарядки батареи сохранили примерно 76% своей исходной емкости.
Разработчики отмечают, что их метод позволяет управлять химическими процессами строго на стыке фаз, не нарушая общую проводимость системы. Сейчас группа готовится к этапу масштабирования технологии для тестирования в составе полноразмерных аккумуляторных блоков в реальных условиях эксплуатации.
В случае успешного внедрения инновации процесс пополнения заряда электромобилей может стать сопоставимым по времени с заправкой машины бензином, при этом ресурс батареи останется в допустимых пределах.
Источник: iXBT
