Главный минус в использовании электрокаров – медленная зарядка аккумуляторов. Исследовательская группа POSTECH смогла преодолеть этот барьер, разработав уникальный материал для аккумуляторов электрокаров, который позволяет быстро заряжать батарею, обеспечивая ей долгий срок эксплуатации, электромобиль заряжается на 90 % всего за шесть минут.
Возможность быстрой зарядки/разрядки электродных материалов является одним из основных свойств литий-ионных аккумуляторов. Хорошо известным подходом к улучшению кинетики электродных материалов является минимизация размера частиц до наномасштаба, особенно для материалов с разделением фаз, таких как LiFePO4 и Li4Ti5O12.
Высокую мощность специалисты получили за счет значительного сокращения времени зарядки без уменьшения размера частиц. Для быстрой зарядки аккумуляторов ранее использовались методы, уменьшающие размеры частиц электродных материалов. Но в этом процессе есть основной недостаток, он связан с уменьшением объемной плотности энергии батарей.
Ученые доказали, что если промежуточная фаза перехода образуется во время зарядки и разрядки, то можно получить высокую мощность без потери высокой плотности и уменьшения размера частиц . Это приводит к долговечности литий-ионных аккумуляторов.
Ученые разработали особый метод синтеза, который можно сформировать в промежуточной фазе. Она действует как структурный буфер, уменьшая изменения объема между двумя фазами в частице. Эта же промежуточная буферная фаза способна вырастить новую фазу внутри частицы, тем самым улучшая скорость введения и удаления лития в частице.
Таким образом, образование промежуточной фазы может значительно увеличить скорость зарядки и разрядки элемента за счет создания однородной электрохимической реакции в электроде, из которого состоят многочисленные частицы. В итоге электроды аккумуляторов зарядились на 90 процентов всего за шесть минут.
Сверхбыстрая кинетика в материале электрода с разделением фаз за счет образования промежуточной фазы без уменьшения размера частиц.
Источник: «Сверхбыстрая кинетика в материале электрода с разделением фаз за счет образования промежуточной фазы без уменьшения размера частиц», - Минкён Ким, Михи Чжон, Вон-Суб Юн и Бёнгву Канг, 17 сентября 2020 г., Energy & Environmental Science. DOI: 10.1039 / D0EE02518F
