Композитный анод ускорит зарядку в 1,5–3 раза

Оксид олова привлекает растущее внимание как материал анода литий-ионных батарей, ввиду его высокой потенциальной ёмкости (по сравнению с используемыми сегодня углеродными анодами), низкой себестоимости и широкой доступности.

Особенно перспективны композиты этого оксида в углеродной матрице, поскольку они позволяют преодолевать ограничения индивидуального материала, такие как низкая циклическая стабильность, обусловленная большими изменениями объёма при зарядке-разрядке.

Немецкие учёные разработали процесс синтеза гибридного материала, который состоит из наночастиц оксида олова, легированного сурьмой (ATO). Эти частицы размером менее 3 нм выращиваются на графеновой подложке, что обеспечивает композиту структурную стабильность и дополнительно повышает его электропроводность.

Дина Фаттахова-Рольфинг (Dina Fattakhova-Rohlfing) из Исследовательского института энергии и климата в Юлихе (Германия) отмечает, что легирование сурьмой улучшает способность материала поглощать ионы лития и делает анод более быстродействующим. «Он может сохранять в полтора раза больше энергии за одну минуту, чем позволяют обычные графитовые аноды. Для стандартного времени зарядки в один час количество запасаемой энергии увеличивается в три раза», — пишет она.

Такие высокие плотности энергии до сих пор достигались только для небольшого количества циклов, однако аноды ATO демонстрируют великолепную стабильность, сохраняя 77% первоначальной ёмкости даже после 1000 циклов перезарядки.

Авторы статьи, опубликованной журналом Advanced Functional Materials, надеются, что их разработка проложит путь для литий-ионных батарей со значительно увеличенной плотностью энергии и очень коротким временем зарядки.