Структура с дебел електрод, обработен по сух процес с порест проводящ агент, осигурява 20 mAh/cm² за литиево-йонни батерии с висока енергийна плътност (източник: Energy & Environmental Science (2024). DOI: 10.1039/D4EE04106B)
Южнокорейски инженери създадоха супер дебел електрод за литиево-йонни батерии, който увеличава пробега на електрическите превозни средства с 14%. Новата технология ще позволи на електромобилите да изминават повече от 600 км с едно зареждане.
Изследователски екип, ръководен от професор Кинг-Мин Чонг от Училището по енергетика и химическо инженерство към Националния институт за наука и технологии в Улсан (UNIST), създаде електрод, който е пет пъти по-дебел от съществуващите модели.
Новата технология не само увеличава капацитета на батерията, но и поддържа висока скорост на зареждане. Освен това технологията отговаря на екологичните цели, тъй като елиминира използването на химически разтворители в производствения процес.
С нарастващата популярност на електрическите превозни средства расте и търсенето на литиево-йонни батерии с голям капацитет. Учените се стремят да увеличат максимално дебелината на електродите, като същевременно минимизират неактивните компоненти.
Въпреки това, традиционните методи за производство на електроди, използващи мокри процеси, са изправени пред проблема с „агломерацията” (процесът на слепване) на частиците по време на изпаряването на разтворителя, поради характеристиките на прахообразните електроди.
Екипът на професор Чонг е разработил електрод, който е пет пъти по-дебел от съществуващите аналози. Плътността на смесения слой достига 3,65 g/cm³, което е пряко свързано с капацитета. Специфичният капацитет на новия електрод е впечатляващите 20 mAh/cm², което значително надвишава капацитета на търговските аналози.
Когато се използва в батерии, този електрод може да увеличи пробега на електрическите превозни средства с приблизително 14%. „Нашата технология има потенциал да осигури повече от 600 километра пробег с едно зареждане”, каза професор Чонг.
Новият дизайн на електрода включва порест сферичен проводим материал, който значително подобрява проводимостта. Обикновено увеличаването на дебелината на електрода води до увеличено разстояние на преноса на литиеви йони, което пък намалява изходната мощност и забавя скоростта на зареждане. Въпреки това, използването на специални материали като порест сферичен проводящ агент позволява да се преодолеят тези проблеми, което не е възможно при традиционните методи на мокро производство.
„Това, което е особено важно, е, че демонстрирахме ефективността на технологията върху призматични клетки с капацитет от 1 Ah, което отваря пътя към широкомащабно производство отвъд лабораторните експерименти с миниатюрни захранващи клетки”, казва Хесон О, първият автор на изследването.
Новата технология се очертава като голяма стъпка напред за електрическите превозни средства, позволявайки им да се конкурират с традиционните автомобили по отношение на пробег и скорост на зареждане. Това, от своя страна, може да ускори прехода към по-екологичен транспорт и да намали зависимостта от изкопаемите горива.