Ученые Саратовского национального исследовательского университета имени Н. Г. Чернышевского показали, как графен улучшает литий-ионные аккумуляторы, сообщила пресс-служба Минобрнауки РФ. Такие батареи могут ускорить зарядку и увеличить срок службы смартфонов, ноутбуков, электромобилей, дронов и домашних накопителей энергии, а также портативных медицинских устройств.
Исследователи построили атомную модель двумерного композита графен/оксид лития-кобальта (III), ключевого материала катодов — «плюсовых» электродов батарей. Моделирование показало, что внедрение графена меняет поведение материала на атомном уровне — графен ускоряет движение ионов лития, то есть энергия начинает «течь» по материалу быстрее и стабильнее.
Одновременно композит становится механически прочнее: катод лучше переносит многократные циклы зарядки и разрядки, меньше подвержен микротрещинам и деградации. Это означает, что батарея может служить дольше без потери характеристик. При этом материал сохраняет выраженные катодные свойства и высокую способность накапливать заряд.
Отдельный эффект связан с перераспределением электронного заряда между компонентами композита. Это приводит к формированию устойчивого электрического слоя на границе материалов и дополнительно повышает эффективность накопления энергии.
Мы добавили графен к оксиду лития-кобальта (III) — уже испытанному и эффективному «сердцу» современных батарей — чтобы значительно улучшить его свойства: повысить скорость зарядки, продлить срок службы и повысить устойчивость к перегреву. Если сравнить с дорогой, мы не строим магистраль с нуля, а модернизируем надежное существующее полотно, превращая его в высокоскоростную и стабильную трассу.
Результаты опубликованы в журнале Surfaces and Interfaces и поддержаны грантом Российского научного фонда в рамках программы «Приоритет-2030».
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что новая технология защитит устройства и батареи от перегрева.
