Ученые из Южной Кореи разработали технологию производства сухих электродов на базе графитовых гранул с контролируемой формой. Проект реализован совместно коллективами под руководством Джихи Юн из Корейского института материаловедения (KIMS) и Инсуна Хвана из Корейского научно‑исследовательского института электротехнологий (KERI). Итоги работы опубликованы в Energy Storage Materials.
Технология касается изготовления высокоэффективных аккумуляторов без политетрафторэтилена (ПТФЭ) — материала с серьезными недостатками: он снижает рабочие характеристики батарей в анодных средах и вызывает экологические опасения. Анодом называют электрод, через который ток входит в устройство или выходит из него.
Эта технология представляет собой новый подход, способный преодолеть ограничения традиционных процессов производства сухих электродов на основе политетрафторэтилена. Мы ожидаем, что эта технология будет широко применяться в аккумуляторах электромобилей следующего поколения, которым требуется как высокая удельная энергоемкость, так и возможность быстрой зарядки.
Для отказа от ПТФЭ исследователи применили связующую систему CMC‑SBR (карбоксиметилцеллюлоза и сополимер стирола с бутадиеном) и изменили структуру графитовых частиц: гранулы получали методом распылительной сушки из суспензии с графитом, проводящими добавками и связующими компонентами.
Ключевое достижение — изотропная структура гранул: она формирует разнонаправленные пути для перемещения ионов лития, в том числе сквозные каналы через всю толщину электрода. Это снизило влияние ограничений из‑за ориентации частиц и уменьшило ухудшение характеристик толстых сухих электродов при многократных циклах зарядки и разрядки.
Испытания подтвердили преимущества анода: повышенную скорость зарядки, стабильную долгосрочную работу и улучшенную диффузию ионов лития при высокой удельной энергоемкости.
Технологию планируют применять в электрокарах, системах накопления энергии и перспективных аккумуляторных решениях. Она способна увеличить запас хода электромобилей, сократить время зарядки, а также сделать производство экологичнее и экономичнее за счет снижения использования растворителей и этапов сушки.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые МФТИ создали аккумулятор, которому не страшен перегрев.
