Ученые разработали материал, увеличивающий срок службы литий-ионных аккумуляторов до 200 циклов

Исследователи объединили спандекс и полимер

Команда ученых из Университета Сонгюнгван и Сеульского национального университета создала новый полимерный связующий материал, который способен улучшить емкость и долговечность литий-ионных аккумуляторов.

Новая разработка называется Dual-Acting Hybrid Polymer (DHP). Она предназначена для применения в толстых электродах, которые увеличивают объем запасаемой энергии и, следовательно, увеличивают запас хода электромобилей.

Одной из основных проблем таких электродов является неравномерное распределение традиционного связующего материала в процессе производства. В ходе высыхания он смещается к поверхности, что приводит к ухудшению механической прочности электрода, снижению его электропроводности и ускорению износа аккумулятора.

Чтобы решить эту проблему, исследователи сочетали два полимера с отличительными свойствами — спандекс и полиакриловую кислоту. Спандекс придает материалу гибкость и предотвращает образование трещин, в то время как полиакриловая кислота образует прочные химические связи между частицами электрода, повышая его надежность.

Еще одной особенностью DHP является то, что в процессе первых циклов зарядки материал самостоятельно создает защитный литиевый интерфейс. Это облегчает перемещение ионов лития внутри аккумулятора, уменьшает внутреннее сопротивление и улучшает эффективность работы батареи.

Тестирования показали, что новый связующий материал демонстрирует почти в два раза более высокую прочность сцепления по сравнению с широко используемым поливинилиденфторидом (PVDF). В испытаниях на коммерческих аккумуляторных элементах батареи с традиционным связующим начинали значительно терять характеристики примерно после 95 циклов зарядки. Элементы с DHP сохранили около 86,8% первоначальной емкости даже после более чем 200 циклов.

По словам разработчиков, одним из основных преимуществ данной технологии является ее совместимость с существующими производственными линиями. Это означает, что производителям не потребуется менять оборудование или перестраивать технологический процесс, что значительно упрощает внедрение нового материала в массовое производство.

Ученые полагают, что данная разработка может стать важным шагом к созданию литий-ионных аккумуляторов нового поколения, которые обеспечат электромобилям больший запас хода, более длительный срок службы и улучшенную надежность.