Клей, який змінює батареї. Нова технологія подовжує термін служби літій-іонних акумуляторів

Розробка вирішує одну з головних проблем сучасних батарей — деградацію товстих електродів, необхідних для збільшення запасу ходу.

Дослідження виконали фахівці Університету Сонгюнкван і Сеульського національного університету. Результати їхньої роботи опубліковано в журналі Nature Communications.

Виробники електромобілів прагнуть збільшити дальність поїздки без підзарядки, тому використовують дедалі товстіші електроди, здатні накопичувати більше енергії. Проте під час виготовлення традиційне зв’язувальне на основі полівініліденфториду (PVDF) розподіляється нерівномірно. Через це електроди можуть тріскатися, кришитися та гірше проводити струм, що прискорює зношування акумулятора.

Щоб усунути цей недолік, дослідники створили двокомпонентне гібридне полімерне зв’язувальне (DHP), поєднавши спандекс і поліакрилову кислоту. Спандекс забезпечує матеріалу високу еластичність і допомагає електродам витримувати механічні навантаження, тоді як поліакрилова кислота формує міцні хімічні зв’язки між компонентами батареї.

Крім того, під час перших циклів заряджання новий матеріал сприяє утворенню спеціального шару, який полегшує переміщення іонів літію всередині електрода. Це покращує роботу батареї навіть за високої щільності активного матеріалу.

Під час випробувань нове зв’язувальне продемонструвало майже вдвічі більшу міцність зчеплення порівняно з традиційними матеріалами. У тестах на промислових пакетних елементах звичайні товсті електроди починали суттєво втрачати працездатність приблизно після 95 циклів заряджання. Натомість акумулятори з новим матеріалом зберегли 86,8% початкової ємності навіть після понад 200 циклів.

Ще однією важливою перевагою технології є її сумісність із чинними виробничими лініями. На відміну від багатьох перспективних рішень для акумуляторів нового покоління, новий матеріал не потребує дорогого переоснащення заводів або переходу на принципово інші методи виробництва. За словами авторів роботи, це може значно прискорити впровадження технології у промисловість і сприяти створенню електромобілів із більшим запасом ходу та довшим терміном служби акумуляторів.