Исследователи из Корейского института науки и технологий (KIST) разработали материал для аккумуляторов электромобилей, который увеличивает емкость батарей. В результате пробег электрокаров на одной зарядке увеличивается более чем в два раза. Новость об этом размещена на портале EurekAlert.

Аккумуляторы, установленные в современных электромобилях, зачастую изготавливаются из материала с графитовым анодом. 

Анод — электрод, в который втекает электрический ток. Графит —  минерал, широко используемый в промышленности в качестве электродного материала. Его выбирают по нескольким причинам:

— стойкость к химическим воздействиям;

— высокая электропроводность (электропроводность графита близка к электропроводности металлов);

— дешевизна.

У графитовых анодов есть один недостаток — высокий износ во время электролиза (явление, при котором на электродах выделяются вещества, происходит при прохождении электрического тока через электролит). В итоге пробег электрокаров на одной зарядке становится гораздо меньше, чем у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Поэтому ученые пытаются найти материал, который бы улучшил аккумуляторы электромобилей.

Специалисты считают, что хорошей заменой графитовым анодам могут быть материалы на основе кремния. Кремний имеет высокую прочность, но при увеличении температуры его коэффициент теплового расширения растет. Поэтому во время циклов зарядка-разрядка может значительно уменьшаться емкость батарей. Специалисты не раз предлагали методы улучшения кремниевых анодов для аккумуляторов, но стоимость и сложность этих методов не позволили кремнию заменить графит.

Группа ученых из Корейского института науки и технологий, возглавляемая специалистом в области накопления энергии Хун-Джи Юнгом, нашла способ, который смог повысить стабильность кремния. Юнг и его команда сосредоточили свое внимание на материалах, распространенных в повседневной жизни: воде, масле и крахмале. Ученые растворили крахмал и кремний в воде и масле, а затем смешали и нагрели полученную массу. В результате специалисты получили углерод-кремниевые композиты. При помощи термообработки исследователи смогли прочно “скрепить” углерод и кремний и таким образом предотвратить тепловое расширение кремния в аккумуляторе во время циклов зарядка-разрядка. 

Композитные материалы, разработанные корейскими исследователями, увеличили емкость аккумуляторных батарей в 4 раза c 360 мАч до 1530 мАч. Кроме того, батарея на основе нового материала смогла выдерживать до 500 циклов зарядки-разрядки и заряжаться до 80% за 5 минут. Ученые считают, что материал на основе углерод-кремниевых композитов позволит увеличить пробег электромобилей на одной зарядке более чем в два раза.

По словам Юнга, композиты корейских ученых можно будет применять в литий-ионных аккумуляторах для электромобилей и в системах накопления энергии (ESSs).

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Поделитесь мнением о материале и расскажите о нем друзьям! Еще больше интересной информации о науку и технологиях можно найти в нашем Telegram