Ученые из Сибирского федерального университета
(СФУ), Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН и НИТУ «МИСиС»
нашли способ сделать литий-ионные аккумуляторы вдвое более емкими.
«Результаты нашего исследования показывают, что
структуры из графена и дисульфида ванадия можно использовать в качестве
перспективного анодного материала для литий-ионных батарей с высокой удельной
емкостью и скоростью заряда», — пишут ученые в статье журнала The Journal of Physical Chemistry C.
Ученые предложили использовать в аккумуляторах
соединения графена с дисульфидом ванадия. Удельная емкость такого материала
достигается за счет того, что ионы лития связываются не только на его
поверхности, как это происходит обычно, но и между слоями материала.
Один из слоев это графен, двумерная модификация
углерода, а второй — дисульфид ванадия (VS2). При этом толщина этой двухслойной
пластины около одного нанометра. Расчеты показали, что удельная емкость
анодного материала в таком случае достигает 569 мАч на грамм, что почти вдвое
больше, чем у графита, часто используемого в этом качестве сейчас.
Подвижность ионов лития внутри анодного материала
обеспечивает и высокую скорость зарядки: такие литий-ионные батареи будут
заряжаться значительно быстрее, в том числе при низких температурах окружающей
среды.
Литий-ионные аккумуляторы — это батареи, которые
сейчас используют в большинстве электронных устройств, в том числе во всех
современных смартфонах. Такой элемент питания имеет два электрода, положительно
заряженный анод и отрицательно заряженный катод, разделенные полимерным
материалом.
При подключении к электрической сети ионы лития
перемещаются от катода к аноду; а когда аккумулятор отдает энергию, происходит
обратный процесс.
