Ученые увеличили производительность литий-ионных аккумуляторов на атомном уровне

Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) разработали проводящее полимерное покрытие под названием HOS-PFM, которое может обеспечить более долговечные и мощные литий-ионные батареи для электромобилей.

Это достижение открывает новый подход к разработке аккумуляторов для электромобилей, которые являются более доступными и простыми в производстве,

сказал Гао Лю, старший научный сотрудник отдела энергетических технологий лаборатории Беркли.

Покрытие HOS-PFM одновременно проводит и электроны, и ионы. Это обеспечивает стабильность работы батареи и высокую скорость зарядки/разрядки, а также увеличивает срок службы батареи. Покрытие также перспективно в качестве клея для аккумуляторов, которое может продлить срок службы литий-ионного аккумулятора в среднем с 10 до 15 лет.

Чтобы продемонстрировать превосходные проводящие и адгезионные свойства HOS-PFM, Лю и его команда покрыли алюминиевые и кремниевые электроды HOS-PFM и проверили их работу в установке с литий-ионным аккумулятором.

Кремний и алюминий являются многообещающими электродными материалами для литий-ионных аккумуляторов из-за их потенциально высокой емкости накопления энергии и легкого профиля. Но эти дешевые и распространенные материалы быстро изнашиваются после нескольких циклов зарядки/разрядки.

Во время экспериментов в Advanced Light Source и Molecular Foundry исследователи продемонстрировали, что покрытие HOS-PFM значительно предотвращает деградацию электродов на основе кремния и алюминия во время циклов работы от батареи, обеспечивая при этом высокую емкость батареи более 300 циклов, что является показателем производительности, который находится на одном уровне. с современными электродами.

Покрытие HOS-PFM позволяет использовать электроды, содержащие до 80% кремния. По словам Лю, такое высокое содержание кремния может увеличить плотность энергии литий-ионных аккумуляторов как минимум на 30%. А поскольку кремний дешевле графита, стандартного материала для электродов сегодня, более дешевые батареи могут значительно увеличить доступность электромобилей начального уровня, добавил он. Затем команда планирует работать с компаниями, чтобы масштабировать HOS-PFM для массового производства.