Ученые Саратовского национального исследовательского университета имени Н. Г. Чернышевского опубликовали в Electrochimica Acta работу о трехслойной пленке на основе графена и оксидно-фосфатных соединений лития, способной улучшить аккумуляторы. Структура напоминает миниатюрный «сэндвич», где сверху фосфат ванадия-лития, снизу титанат лития, а между ними тонкий прочный слой графена, который ускоряет движение заряда и удерживает материал целым, рассказали в пресс-службе Минобрнауки России.
Пленка сочетает преимущества литий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов — она быстро отдает энергию и одновременно удерживает ее в больших объемах. Исследователи разработали методику расчета квантовой емкости, учитывающую изменение химического состава по мере взаимодействия лития с материалом. Это позволило точно оценить, сколько заряда способна хранить структура — до 868 мА·ч/г и 750 мА·ч/г в разных режимах, что выше, чем у большинства привычных электродов.
Простая визуализация помогает объяснить принцип, когда верхний и нижний слои взаимодействуют с литиевым ионом, а графен в середине соединяет и ускоряет поток заряда. Такая архитектура делает аккумуляторы быстрее в зарядке, надежнее и долговечнее. Материал сохраняет стабильность десятки тысяч циклов без разрушения и сочетает высокую емкость с быстрым обменом энергией.
Кроме того, универсальная структура может упростить производство и снизить экологическую нагрузку.
Работа поддерживается Российским научным фондом и программой Минобрнауки «Приоритет-2030».
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что физики открыли новое состояние материи.
