Увеличить емкость и продлить срок службы литий-ионных батарей смогли ученые Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" (НИТУ "МИСиС") в составе международного коллектива. По словам исследователей, они синтезировали новый наноматериал, который сможет заменить низкоэффективный графит, применяемый сегодня в литий-ионных батареях.
Литий-ионные батареи - основной тип аккумуляторов для бытовых приборов от смартфонов до электромобилей. Цикл зарядки-разрядки в таком аккумуляторе обеспечивается движением ионов лития (Li+) между двумя электродами - от отрицательно заряженного анода к положительно заряженному катоду.
Сфера применения литий-ионных батарей постоянно расширяется, но при этом, по словам ученых, их емкость до сих пор ограничена свойствами графита - основного анодного материала. Ученым НИТУ "МИСиС" удалось получить новый материал для анодов, способный обеспечить серьезный прирост емкости и продлить время службы батареи.
Синтез конечного материала происходит в один шаг без промежуточных этапов благодаря использованию метода спрей-пиролиза. Для этого, как объяснили ученые, водный раствор с ионами нужных металлов превращают в туман при помощи ультразвука, а затем воду при температурах до 1200°С выпаривают с разложением исходных солей металлов. В результате получаются сферы микронных или субмикронных размеров с пористостью, необходимой для работы в литий-ионной системе.
Электрохимические исследования материала, синтезированного специалистами НИТУ "МИСиС", проводились учеными Сеульского национального университета науки и технологий (Республика Корея), Норвежского университета науки и технологий (Норвегия) и Института науки и технологий SRM (Индия). В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить поиски новых более эффективных составов аккумуляторных электродов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds.
Ассистент кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» Евгений Колесников
