Силициев анод увеличава 10-кратно капацитета на батериите за електромобили

Изследователите от два корейски университета са открили как да увеличат десетократно капацитета на батерията за съхранение на енергия. Това е много добра новина за производителите на електрически превозни средства, които непрекъснато търсят нови начини да увеличат пробега на своите модели, за да се конкурират по-успешно с колите с ДВГ.

Суджин Парк и Юн Су Ким от Университета за наука и технологии в южнокорейския град Поханг (POSTECH) заедно професор Джачан Рю от университета Sogang са създали свързващ материал, който ще предпази силициевия анод с голям капацитет от разширяване. По този начин може да се произведе по-стабилна литиево-йонна батерия с поне десет пъти по-голям капацитет от тази, която използва традиционен графитен анод.

"Анодните материали с голям капацитет като силиций са от съществено значение за създаването на литиево-йонни батерии с висока енергийна плътност; те могат да предложат поне 10 пъти по-голям капацитет от графит или други анодни материали, налични сега, обясняват учените в сайта на университета POSTECH. Предизвикателството е, че разширяването на обема на анодни материали с голям капацитет по време на реакцията с литий представлява заплаха за производителността и стабилността на батерията." За да смекчат този проблем, изследователите са изследвали полимерни свързващи вещества, които могат ефективно да контролират обемното разширение.

Досегашните изследвания са фокусирани единствено върху химическите междинни връзки и водородното свързване. Химичните връзки включват ковалентно свързване между свързващите молекули, което ги прави твърди, но има фатален недостатък - веднъж прекъснати, връзките не могат да бъдат възстановени. От друга страна, водородното свързване е обратимо вторично свързване между молекули въз основа на разликите в електроотрицателността, но неговата сила е относително слаба (около 10 до 65 килоджаула за мол).

Новият полимер, разработен от изследователския екип, се възползва от кулоновите сили (привличане между положителните и отрицателните заряди). Тези сили са от порядъка на 250 килоджаула на мол, много по-голяма енергия от тази за водородно свързване, но те са обратими, което улеснява контролирането на обемното разширение. Екипът е поставил и полиетиленгликол за регулиране на физичните свойства и улесняване на литиево-йонната дифузия, което води до дебел електрод с голям капацитет и максимална енергийна плътност на литиево-йонните батерии.

Изследването притежава потенциал за значително увеличаване на енергийната плътност на литиево-йонните батерии чрез вграждане на анодни материали с голям капацитет

Професор Суджин Парк

Професор Суджин Парк обяснява: "Изследването притежава потенциал за значително увеличаване на енергийната плътност на литиево-йонните батерии чрез вграждане на анодни материали с голям капацитет, като по този начин се разширява пробегът на електрическите превозни средства. Базираните на силиций анодни материали биха могли потенциално да увеличат поне десет пъти разстоянието, което електромобилите изминават с едно зареждане."

Екипът на POSTECH е сред многото лаборатории, които работят за подобряването на батериите. Китайска компания е произвела батерия за електромобили, която използва по-евтиния и наличен в големи количества натрий вместо скъпия литий. НАСА разработва подобрена твърда батерия, която е по-малка и по-лека от традиционните литиеви-йонни. Всички тези постижения улесняват преминаването към незамърсяващи източници на енергия, тъй като и най-ефективните видове чиста енергия като вятърна и слънчева се нуждаят от батерии за нейното съхранение, за да работят ефективно.