Двумерные материалы увеличивают энергоемкость литий-ионных батарей

Одним из перспективных путей повышения емкости литий-ионных батарей без чрезмерного увеличения их размеров является применение электродов со сложной микроструктурой поверхности, позволяющей удерживать больше ионов лития. Такие электроды имеют один общий недостаток: периодическое распухание и сжатие, возникающее при зарядке-разрядке, приводит к разрушению тонкой структуры и ухудшению рабочих характеристик.

Команда специалистов из китайского Научно-технического университета нашла способ борьбы с разрушением электродов, основанный на применении аналога графена — двумерного оксида кобальта (Co₃O₄). Полученные в результате топохимической трансформации многослойного полуфабриката листы этого материала толщиной в один атом обеспечивают увеличение площади поверхности электрода, а также облегчают перенос электронов.

Описываемая в журнале Nanoscale технология находится на самой ранней стадии разработки и пока не готова для внедрения в устройства потребительского класса, но это вполне естественно для любой инновационной конструкции элементов питания. По сравнению с другими перспективными схемами аккумуляторов, такими как алюминий-воздушные элементы, предложенная китайскими инженерами схема, по их мнению, более удобна, так как предусматривает не отказ от устоявшихся литий-ионных технологий, но путь их совершенствования.

В поисках оптимального решения ученые, помимо хорошо зарекомендовавшего себя в предварительных тестах оксида кобальта, экспериментируют также с другими неорганическими аналогами графена.