Дослідники з японського інституту JAIST розробили добавку для графітових анодів літій-іонних акумуляторів. Комірка з новою добавкою зберегли 95,6% початкової місткості після 1000 циклів заряджання, повідомляє Interesting Engineering.
Деградація тягових акумуляторів — давно відома проблема. У сучасних електромобілях вона виражена не настільки сильно, щоб серйозно турбувати першого власника. Вчені JAIST додали в хімічний склад графітового анода речовину пентафторфеніл тіофен іміну (FPTI). Вона під час перших кількох циклів заряджання формує на поверхні анода захисну плівку, яка стримує подальшу деградацію.
Цей захисний шар дає змогу іонам літію рухатися між електролітом і анодом, не вступаючи в небажані хімічні реакції. Коли такий шар нестабільний, зростає споживання активного літію та електричний опір. Комірка через це швидше втрачає місткість. В експерименті FPTI додавали в електроліт у концентрації від 2 до 4 мг на мілілітр. Добавка сформувала стабільніше й водночас електропровідне покриття на аноді.
Молекулярний склад добавки впливає на властивості акумулятора по-різному. Сполуки на основі сірки та іміну входять до захисного шару, а фтор збагачує з’єднання літію на поверхні анода. Разом це скорочує побічні хімічні реакції та полегшує рух іонів літію через межу «електрод — електроліт». Комірки з концентрацією 2 мг FPTI на мілілітр зберегли 89,4% початкової місткості після 1000 циклів заряджання. З концентрацією 4 мг показник зріс до 95,6%. Контрольний зразок без добавки за той самий час зберіг лише 62,7% місткості, а виразне падіння показників почалося вже після 350 циклів.
Підписуйтесь на Mediasat у Telegram: тут найцікавіші новини ТБ та телекому
Пряме додавання FPTI в електроліт готової комірки, однак, підвищує опір катода й погіршує характеристики комірок типу NMC (нікель-марганець-кобальт). Тому добавка ефективна лише на етапі підготовки графітового анода. Після цього комірку збирають зі звичайним за складом електролітом.
Добавка підвищила й енергомісткість акумулятора. Зразок із концентрацією FPTI 4 мг/мл показав зростання щільності зберігання заряду зі 130 до 233 Вт·год/кг, а з концентрацією 2 мг/мл — до 192 Вт·год/кг. Для впровадження добавки в серійне виробництво знадобляться масштабні випробування. Дослідники все ж вважають, що звичайні літій-іонні батареї мають ще значний запас для покращення експлуатаційних характеристик.
До речі, нагадаємо: на початку лютого український уряд спростив ввезення літій-іонних акумуляторів у країну, виключивши їх зі списку товарів, що потребують ліцензій на імпорт.
