Уже несколько десятилетий лучшие литий-ионные батареи комплектуются анодами из графита. Этот материал сохраняет структурную целостность даже после тысячи циклов перезарядки и имеет стабильную энергоёмкость, величина которой, однако, оставляет желать лучшего.

Рабочие характеристики, существенно превосходящие даже теоретические возможности графита, продемонстрировал новый композитный анодный материал, которому было посвящено исследование группы учёных, возглавляемой сотрудниками Аргоннской Национальной Лаборатории Минэнергетики США. По итогам этой работы ими была опубликована статья в журнале Nano Energy.

Изначально данный композит был создан для натрий-ионных батарей. Он состоит главным образом из чёрного фосфора – материала с высокими электропроводностью и теоретической энергоёмкостью – и из проводящих соединений углерода. Оба компонента перед смешиванием были размолоты на частицы микрометрового размера, благодаря чему композитный анод имеет большую плотность.

В дополнение в высокой ёмкости, фосфор обладает очень высокой начальной кулоновской эффективностью (ICE) – процентным соотношением исходящего заряда к входящему в цикле зарядки-разрядки. Если у другого перспективного анодного материала – кремния – ICE составляет менее 80%, то у фосфора кулоновская эффективность превышает 90% (как у коммерческих литий-ионных батарей).

ICE более 90% демонстрирует, что между материалом анода и электролитом происходит очень мало побочных реакций, связывающих литий, поэтому во время начальной зарядки и разрядки практически не происходит потери ионов.

В настоящее время, команда лаборатории в сотрудничестве с промышленными партнёрами работает над композитными материалами, в которых чёрный фосфор заменяется на менее проводящий, но значительно более дешёвый красный фосфор. В предварительных тестах батареи с таким композитом продемонстрировали сопоставимые с чёрным фосфором показатели стабильности и ICE, а также достаточно привлекательную в практическом смысле энергоёмкость.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI