Новая технология сухого катода устраняет «пробки» в толстых литий-ионных батареях для электромобилей
Южнокорейская исследовательская группа разработала технологию сухого толстого катода с пористым графитовым нитридом углерода в качестве добавки к катоду
Учёные из Корейского исследовательского института химической технологии (KRICT) под руководством доктора Сан Муна и доктора Чондона Сука нашли способ повысить эффективность толстых литий-ионных батарей для электромобилей. Проблема таких батарей — «пробки» из ионов лития: при резком ускорении ионы скапливаются у поверхности катода, из-за чего падает выходная мощность и часть энергии остаётся неиспользованной.
Исследователи добавили в сухой катод толщиной 68 мкм всего 0,5 % графитового нитрида углерода (g-C3N4) по массе. Это снизило энергозатраты на перемещение ионов лития на 56 %, а ёмкость разряда на высокой скорости повысилась на 165,9 % (с 58,8 до 156,2 мА·ч/г). В итоге плотность мощности батареи почти утроилась. Атомы азота в структуре g-C3N4 временно связывают ионы лития, снимая с них молекулы растворителя электролита и направляя вглубь активного материала катода.
В долгосрочных испытаниях полноформатные pouch-элементы с новым сухим катодом сохранили 81,3 % ёмкости после 600 циклов — это лучше показателей электродов без добавок (72,9 %). Технология также упрощает производство: сухой метод не требует токсичных растворителей и энергозатравных печей. Однако для коммерческого успеха нужно точно сбалансировать количество добавки, структуру пор и концентрацию вещества, чтобы не повысить сопротивление и не допустить деформации электродов.
Источник: Interesting Engineering
