Новый анод ускорит перезарядку батарей в 10 раз
Рабочие характеристики литий-ионных аккумуляторов все еще можно значительно улучшить. Используя в качестве нового материала для анода ниобат никеля (NiNb2O6), исследователи из голландского Университета Твенте (Институт MESA +) обещают увеличить скорость зарядки в десять раз без риска разрушения электродов и преждевременного выхода из строя батареи.
Ниобат никеля в первую очередь привлекателен тем, что даже после многих циклов сверхбыстрой зарядки возвращается практически к исходному уровню ёмкости (81% после 20 тысяч циклов при температуре 100 °C). Это связано с его «открытой» и регулярной кристаллической структурой, которая делает каналы для переноса заряда одинаковыми.
Стандартно используемый в анодах графит также является «открытым» и структурно простым материалом. Но после нескольких циклов высокоскоростной зарядки он не возвращается к исходному уровню и может вообще утратить работоспособность. В поисках альтернативы в Университете Твенте также пробуют новые типы наноструктурированных материалов, но, помимо других недостатков, производство их является слишком трудоёмким. В отличие от них, для изготовления ниобата никеля даже не требуется чистых помещений.
Ниобат никеля компактнее графита, поэтому он имеет более высокую «объёмную» плотность энергии. Исследовательская группа провела испытания первых полноценных аккумуляторных элементов с новым анодным материалом в сочетаниях с различными существующими катодами.
Учёные пришли к заключению, что модифицированная новым анодом версия батарей может стать идеальным вариантом для внедрения в энергосистему или в тяжёлый транспорт с электрическим приводом. Для использования в автомобилях с электрическим приводом необходимо предпринять дополнительные шаги к оптимизации конструкции, в частности, уменьшению её веса.
По словам руководителя исследований, профессора Марка Хьюбена (Mark Huijben), новый анод также может работать в батареях на базе альтернативных литиевому электрохимических процессов.
Базой для этого исследования послужил Центр передовых аккумуляторных технологий Твенте, входящий в состав института MESA +. Оно проводилось в сотрудничестве с Уханьским технологическим университетом (Китай) и Исследовательским центром Юлиха (Германия). Предварительные результаты были опубликованы 15 ноября в журнале Advanced Energy Materials.