Успех электрификации транспорта невозможен без долговечных батарей, способных выдержать множество циклов разрядки. Литий-ионные аккумуляторы вполне подходили бы на эту роль, если бы не ограничения в емкости и прочие сопутствующие трудности. Альтернативой им могут быть литиевые двухионные батареи, но их минусом является короткий срок службы. Корейские ученые создали двухионные батареи, которые сохраняют высокую производительность даже после 3500 циклов полной разрядки. При этом они быстро заряжаются и восстанавливают около 88% первоначального заряда всего за 2 минуты.
Двухионные батареи используют одновременно катионы и анионы электролита, что повышает плотность энергии по сравнению с традиционными литиевыми аккумуляторами. Это позволяет запасать в них достаточное количество энергии. Однако, из-за разницы в размере анионов и катионов во время процесса зарядки и разрядки происходит расширение и сокращение графитового анода, что приводит к сокращению срока службы аккумулятора.
Ученые из Пхоханского университета науки и технологии и других вузов Южной Кореи повысили долговечность двухионных батарей, разработав инновационный полимерный связующий элемент. Связующий материалы играют важную роль в обеспечении безопасности различных химических веществ внутри аккумуляторов. В данном случае, как сообщает сайт POSTECH, материал включал производные азотистоводородной и акриловой кислот.
Азиды формируют прочные ковалентные связи с графитом посредством химической реакции под действием ультрафиолетового света, придавая ему структурную целостность при сокращении и расширении. Акрилаты обеспечивают восстановление соединения между графитом и связующим материалом, даже если эта связь была нарушена.
Результаты экспериментов показали, что новые двухионные батареи сохраняют высокую производительность даже после 3500 циклов полной разрядки. Кроме того, они быстро заряжаются и восстанавливают около 88% первоначального заряда всего за 2 минуты.
Таким образом, делают вывод ученые, двухионные батареи могут стать экономически выгодной альтернативой современным литий-ионным аккумуляторам.
