Media Review

Ученые разработали материал, который на 20% увеличит емкость литий-ионных батарей

Исследователи Центра компетенций НТИ на базе Института проблем химической физики РАН (ИПХФ РАН, Черноголовка) совместно с коллегами из Московского государственного университета имени Ломоносова создали композитный материал на основе кремния и графена, который позволит увеличить емкость аккумуляторов для городского транспорта на 20%. Об этом в понедельник ТАСС сообщил руководитель центра Юрий Добровольский.

Городские электробусы работают на литий-ионных аккумуляторах, которые необходимо подзаряжать примерно раз в шесть часов. Авторы исследования нашли способ повысить емкость батарей за счет использования анодов (отрицательных электродов аккумулятора) нового поколения. В отличие от классической литий-ионной батареи, где в роли анода выступает графит, авторы исследования включили в композитный материал сочетание кремния и графена — доступных материалов, практически не удорожающих производство аккумуляторов, но при этом способных повысить емкость аккумулятора на 20%, что позволит заряжать электробусы всего раз в сутки.

«Кремний обладает в 10 раз большей емкостью, чем графит, но есть у него и свойства, которые дестабилизируют материал — к примеру, он при использовании расширяется и сжимается, в результате чего структура электрода разрушается и аккумулятор выходит из строя. Мы использовали наноразмерный кремний — частицы менее 50 нанометров, изменение объемов которых при работе аккумулятора не приводит к механическим повреждениям материала. А за счет добавления в анодный материал углеродных нанотрубок мы избегаем процессов деградации и повышаем удельную мощность ячейки и электропроводность», — пояснил Добровольский.

Авторы исследования разработали уникальную технологию создания композиционного материала — в процессе производства частицы кремния оборачивают листами графена, что обеспечивает стабильность анода. При этом сам графен ученые получают не из газовой фазы, а из раствора, что сокращает затраты на производство анодов. После испытаний материала ученые пришли к выводу, что такой состав материала в сравнении с графитовыми анодами обладает в три раза большей энергоемкостью.

«В настоящий момент мы завершаем лабораторные испытания материала и готовимся к тестированию полноразмерных образцов, которые будут тестироваться в составе аккумуляторов полной сборки. Этот этап работы мы планируем начать в сентябре 2020 года. Если говорить об энергоемкости самих аккумуляторов, то наша разработка способна на 20% повысить этот показатель», — сказал ТАСС аспирант Центра компетенций НТИ на базе ИПХФ РАН Андрей Корчум.

Центр компетенций

Центр компетенций НТИ на базе ИПХФ РАН является одним из 14 центров компетенций Национальной технологической инициативы, занимается вопросами развития биотехнологий. Каждый из центров объединяет университеты, исследовательские центры и инновационные предприятия для создания сквозных технологий, которые будут востребованы на новых глобальных рынках через 15–20 лет. Оператором проекта создания Центров компетенций НТИ является Российская венчурная компания (РВК).


Место проведения: