Ученые нашли способ сделать литий-ионные аккумуряторы намного долговечнее
Японские исследователи разработали вещество, призванное заменить классические связующие элементы внутри литий-ионных батареек
Если вашему смартфону уже больше двух лет, то вы наверняка замечали, что он все хуже держит заряд и все чаще просит подзарядки. Поздравляем – вы познакомились с процессом разрушения аккумулятора. Внутри батареи есть множество движущихся частей, которые способствуют подобному снижению производительности. Однако работа, проводимая Японским передовым институтом науки и технологий, призвана минимизировать этот фактор.
Специальный связующий материал играет важную роль в защите графитового анода батареи, удерживая вместе его части и позволяя поддерживать контакт с токосъемником. Современные связующие для литиевых батарей изготавливаются из поливинилиденфторида (ПВДФ), но исследователи искали ему альтернативы и в результате обнаружили гораздо более надежный аналог.
Новое связующее, созданное командой ученых, изготовлено из сополимера под названием бис-имино-аценафтенхинон-парафенилен (BP), который был протестирован как часть экспериментальных полуэлементных батарей, защищающих анод и соединяющихся с токосъемником. При этом команда отметила ряд существенных улучшений производительности, в первую очередь за счет способности сохранять емкость в течение многих циклов зарядки.
«В то время как полуэлемент, использующий PVDF в качестве связующего, показал только 65% своей первоначальной емкости после примерно 500 циклов заряда-разряда, новый полуэлемент с сополимером BP в качестве связующего, демонстрирует сохранность емкости на 95% после более чем 1700 таких циклов», — уверяет профессор Нориёси Мацуми, руководивший исследованием.
По словам команды, это результат наилучшей механической стабильности и сцепления с анодом и токоприемником. Материал BP также лучше проводит ток и более тонкий, чем PVDF, используемый сегодня, и не так легко реагирует с электролитом, что способствует увеличению срока службы. Микроскопические изображения связующего после 1700 циклов показали лишь крошечные трещины, в то время как на фотографиях связующего PVDF уже после 500 циклов остались куда более глубокие и обширные следы – материал начал терять структурную целостность.
Конечно, пройдет еще какое-то время, прежде чем новый материал попадет в электронные устройства. Однако команда надеется, что однажды ее изобретение будет обслуживать множество приложений, включая смартфоны с более длительным сроком службы, электромобили и даже искусственные органы.