Эксперты рассказали, как можно сделать электромобили долговечными

В области электромобилей, работающих на электрической энергии, ключевое значение имеют перезаряжаемые батареи, способные выдерживать множество циклов зарядки. Литий-ионные батареи долгое время были лидерами в этой области. Однако из-за ограничений по емкости хранения энергии и других связанных с этим проблем внимание переключилось на заманчивую альтернативу, известную как двойные ионные батареи (DIBs).

Двойные ионные батареи одновременно используют как литиевые катионы, так и контр-анионы, обеспечивая высокую плотность энергии, сопоставимую с традиционными батареями. Это позволяет им хранить значительное количество энергии. Однако они сталкиваются с препятствием из-за более крупных анионов, вызывающих расширение и сокращение графитового анодного материала во время зарядки и разрядки, что может привести к снижению долговечности батареи.

В недавнем исследовании группа специалистов решила проблему недолговечности двойных ионных батарей благодаря инновационным исследованиям полимерных связующих веществ. В составе команды были: профессор Суджин Парк (кафедра химии), а также аспиранты Джиун Кан (кафедра химии) и Джинву Хван (химическое инженерство) из Поханского университета науки и технологии (POSTECH), профессор Чон У Хан (материаловедение и инженерия материалов) из Сеульского национального университета, и профессор Ча-Хён Рю (кафедра химии) и аспирант Сынхо Ли (кафедра химии) из Ульсанского национального института науки и технологии (UNIST), а также профессор Чэгон Рю (химическое и биомолекулярное инженерство) из Согангского университета. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Advanced Materials.

Связующее вещество играет ключевую роль в обеспечении различных химических соединений внутри перезаряжаемых батарей. В этом исследовании специалисты представили новое полимерное связующее вещество, которое включает азидные группы (N3-) и акрилатные группы (C3H3O2).

Азидные группы формируют прочную ковалентную связь с графитом через химическую реакцию, обеспечиваемую ультрафиолетовым светом, обеспечивая структурную целостность графита во время его расширения и сокращения. Тем временем акрилатные группы облегчают повторное соединение между графитом и связующим веществом, даже если связь нарушена.

Экспериментальные результаты показали, что двойные ионные батареи, оснащенные новым связующим веществом, сохраняли исключительную производительность даже после более чем 3 500 циклов перезарядки. Эти батареи также продемонстрировали быструю скорость зарядки, восстанавливая около 88% первоначальной емкости всего за 2 минуты.

Профессор Суджин Парк, автор исследования, объяснил: "Двойные ионные батареи не только экономичны, но и используют все ресурсы. Это исследование стимулирует дальнейшее изучение двойных ионных батарей, выходящее за рамки электромобилей".

Важно отметить, что это исследование было возможно благодаря поддержке Программы исследователей среднего уровня и Программы по переработке газа C1 Национального исследовательского фонда Кореи (NRF) при Министерстве науки и информационно-коммуникационных технологий, а также Программы базовых научных исследований (грант исследовательской программы для докторантов) NRF при Министерстве образования Кореи.