Ученым Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») в составе международного коллектива исследователей удалось увеличить емкость и продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов.

По словам исследователей, они синтезировали новый наноматериал, который может заменить малоэффективный графит, используемый сегодня в литий-ионных батареях. Результаты исследования опубликованы в Journal of Alloys and Compounds.

Литий-ионные батареи широко используются в бытовой технике от смартфонов до электромобилей. Цикл заряда-разряда в таких аккумуляторах обеспечивается движением ионов лития между двумя электродами - от отрицательно заряженного анода к положительно заряженному катоду.

Сфера применения литий-ионных аккумуляторов постоянно расширяется, но при этом, по мнению ученых, их емкость по-прежнему ограничивается свойствами графита - основного материала анода. Ученым НИТУ «МИСиС» удалось получить новый материал для анодов, способный обеспечить значительное увеличение емкости и продлить срок службы аккумуляторов.

«Пористые наноструктурированные микросферы состава Cu0.4Zn0.6Fe2O4 [Copper, Zinc and Iron], который мы добыли, используемый в качестве анодного материала, обеспечивает в три раза большую емкость, чем батареи, представленные в настоящее время на рынке. Кроме того, он позволяет в пять раз увеличить количество циклов заряда-разряда по сравнению с другими перспективными альтернативами графиту. Такое улучшение достигается за счет синергетического эффекта сочетания особой наноструктуры и состава используемых элементов », - сказал Евгений Колесников, ассистент кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ« МИСиС ».

Синтез конечного материала происходит в одностадийном процессе без промежуточных стадий из-за использования метода распылительного пиролиза. Как пояснили ученые, водный раствор с ионами особых металлов с помощью ультразвука превращается в туман, а затем вода испаряется при температуре до 1200 ° C с разложением исходных солей металлов. В результате извлекаются микронные или субмикронные сферы с пористостью, необходимой для работы в литий-ионной системе.

Электрохимические исследования материала, синтезированного специалистами НИТУ «МИСиС», проводили ученые Сеульского национального научно-технического университета (Республика Корея), Норвежского научно-технического университета (Норвегия) и Института науки и технологий SRM. (Индия).

Исследовательская группа намерена продолжить исследования новых, еще более эффективных составов аккумуляторных электродов.