Новый анодный материал в 10 раз ускоряет скорость заряда литиевых аккумуляторов

Медленная скорость заряда аккумуляторов — это серьёзное препятствие на пути мобильной электрификации. Инженеры всего мира постоянно ищут возможность многократно ускорить время заряда батарей. Одну из таких возможностей представили учёные из Нидерландов, которые создали литиевые аккумуляторы, заряжающиеся в десять раз быстрее, чем стандартные литиевые батареи.

Схематическое представление структуры NiNb₂O₆. Источник изображения: Advanced Energy Materials

Исследователи из Университета Твенте работали над новым анодом для литиевых аккумуляторов. Современные аноды из графита просты в изготовлении, недорогие, но обладают достаточным количеством недостатков, включая ограничения по току заряда. Всему виной неупорядоченная структура графита на наноуровне, подумали учёные и попытались найти для анода материал с регулярной структурой. Неупорядоченность, по словам исследователей, создавала в аноде «узкие» места, в которых ионная проводимость падала, и это вело к деградации анода со всеми вытекающими последствиями.

В качестве нового материала для «структурно открытого и упорядоченного» анода был предложен ниобат никеля (ниобаты — неорганические соединения соли ниобиевой кислоты). Для подтверждения своих размышлений учёные заменили аноды из графита в серийных литиевых аккумуляторах на аноды из ниобата никеля. Испытания показали, что литиевые аккумуляторы с анодом из ниобата никеля позволяют в десять раз ускорить заряд аккумуляторов. Также отмечено, что упорядоченная наноструктура нового анода позволяет сохранять 81 % первоначальной ёмкости аккумуляторов после 20 тыс. циклов заряда и разряда.

Также выяснилось, что новый материал обеспечивает аккумуляторам более высокую ёмкость, чем анодный графит, а именно достигает показателя 244 мА·ч/г. Замена анодного материала на новый позволит выпускать более лёгкие или более ёмкие аккумуляторы. Добавим, статья об исследовании опубликована в издании Advanced Energy Materials и свободно доступна по ссылке.