Японскими учеными из Передового института науки и технологии (JAIST) разработан новый подход к изготовлению анодов, который может привести к чрезвычайно быстрой зарядке литий-ионных батарей. Они получили стабильный анодный материал из полимеров на биологической основе.
Известно, что в настоящее время современным электромобилям требуется около 40 минут для зарядки, в то время как газовые автомобили заряжаются не более пяти минут. Чтобы конкурировать с ними, электромобили должны заряжаться быстрее, чем за 15 минут, чтобы такой автомобиль был привлекательным для покупателей.
В новой работе специалистами предложен относительно простой, экологически чистый и высокоэффективный способ получения углеродного анода с очень высоким содержанием азота. Исходным материалом для анода послужил полибензимидазол – полимер биологического происхождения, который может быть синтезирован из биологического сырья.
Прокалив этот термостойкий материал при температуре 800 °С, ученым удалось создать углеродный анод с рекордно высоким содержанием азота – 17 массовых процентов. Химики подтвердили успешный синтез этого материала и изучили его состав и структурные свойства с помощью различных методов, включая сканирующую электронную туннельную микроскопию, рамановскую спектроскопию и рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию.
Чтобы проверить эффективность своего анода и сравнить его с более распространенным графитом, исследователи провели серию экспериментов. Результаты оказались многообещающими – предложенный анодный материал оказался пригодным для быстрой зарядки благодаря улучшенной кинетике заряда литий-ионных аккумуляторов. Более того, испытания на долговечность показали, что новые батареи сохранили около 90 процентов своей первоначальной емкости даже после 3 000 циклов заряда-разряда на высоких скоростях.
Один из исследователей рассказывает, что чрезвычайно высокая скорость зарядки приготовленного ими анодного материала может сделать его пригодным для использования в электромобилях.
