Едно от най-големите предимства на разработката е, че производителите няма да се нуждаят от нови производствени линии.
Екип учени разработи нов материал за литиево-йонни батерии, който може едновременно да увеличи пробега на електромобилите с едно зареждане и значително да удължи експлоатационния живот на батериите, съобщава уебсайтът „Knowridge“.
Технологията е особено привлекателна за производителите, тъй като може да бъде внедрена в съществуващите производствени линии, без да се налагат скъпи промени в оборудването.
Изследването е ръководено от проф. Ки-Дже Ким от университета „Сунгкюнкван“ в Южна Корея съвместно с екипа на проф. Джанг Уук Чой от Сеулския национален университет. Резултатите са публикувани в научното списание „Нейчър Къмюникейшънс“.
Литиево-йонните батерии захранват електромобили, смартфони и множество други електронни устройства. Един от начините за увеличаване на капацитета им е чрез изработването на по-дебели електроди – компонентите, които съхраняват и освобождават енергия по време на зареждане и разреждане.
По-дебелите електроди обаче създават сериозен технологичен проблем. При производството се използва свързващ материал, който държи електрода цялостен. Най-разпространеният такъв материал – поливинилиденфлуорид (PVDF) – се измества към повърхността по време на изсъхването на електрода. Това води до неравномерно разпределение, което отслабва структурата му, увеличава риска от напукване и затруднява движението на литиевите йони, като така намалява производителността и живота на батерията.
За да преодолеят този недостатък, учените създават нов хибриден свързващ материал, който комбинира две коренно различни вещества. Едното е еластан – познатият еластичен материал, използван в спортните облекла, а другото е полиакрилова киселина – полимер, който се свързва здраво с активните материали в батерията.
Полученият материал, наречен двуфункционален хибриден полимерен свързващ агент, съчетава гъвкавостта на еластана с високата адхезия на полиакриловата киселина. Това позволява по-дебелите електроди да устояват по-добре на напукване и същевременно улеснява движението на литиевите йони.
Лабораторните изпитвания показват впечатляващи резултати. Новият материал почти удвоява здравината на свързването в сравнение с традиционния PVDF. Още през първите цикли на зареждане той образува защитен междинен слой в батерията, който ускорява и прави по-равномерно движението на литиевите йони, подобрявайки общата ефективност на клетката.
Последвалите изпитвания върху големи батерийни клетки от типа „плик“, сходни с използваните в електромобилите, също показват значително предимство. Батериите с конвенционалния свързващ материал започват бързо да губят капацитет и престават да работят ефективно след около 95 цикъла на зареждане и разреждане. При новия хибриден материал батериите запазват 86,8% от първоначалния си капацитет дори след повече от 200 цикъла, което на практика означава над два пъти по-дълъг експлоатационен живот.
Едно от най-големите предимства на разработката е, че производителите няма да се нуждаят от нови производствени линии. Новият материал може да се използва в съществуващия „мокър“ производствен процес, който вече е стандарт в голяма част от батерийната индустрия, което значително намалява разходите за внедряване.
Учените смятат, че този практически подход може да ускори разработването на батерии с по-голям капацитет за електромобили и други електронни устройства. Ако технологията бъде успешно комерсиализирана, бъдещите електромобили ще могат да изминават по-големи разстояния с едно зареждане, а батериите им ще запазват ефективността си в продължение на много повече години. | БГНЕС
