Американские ученые разработали новый анод для литий-ионных аккумуляторов. Он выделяется на фоне существующих сочетанием эффективности и безопасности, что делает его весьма перспективным в массовом применении. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Литий-ионные аккумуляторы сегодня — одни из самых распространенных в мире. Их используют, например, в телефонах, ноутбуках и электромобилях. Важной частью аккумулятора является анод. В современных литий-ионных аккумуляторах его делают из двух разных материалов. Первый из них, графитовый, эффективен в применении. Например, автомобиль на аккумуляторе с таким анодом может проехать без подзарядки сотни километров. Однако он может загореться или взорваться при неправильном обращении. Более безопасным вариантом является литий-титанатный анод, но он менее эффективен.

Ученые из США обнаружили новый анодный материал для литий-ионных батарей. Он отличается высокой эффективностью и надежностью, которая позволяет перезаряжать его тысячи раз. Он безопаснее графита, а его батарея на 71% эффективнее титаната лития. Веществом для анода стала неупорядоченная каменная соль, которая состоит из атомов лития, ванадия и кислорода.

«Емкость и энергия будут немного ниже, чем у графита, но он быстрее, безопаснее и имеет более длительный срок службы. Он имеет гораздо более низкое напряжение и, следовательно, гораздо более высокую плотность энергии по сравнению с текущими коммерческими литий-титанатными анодами с быстрой зарядкой. Таким образом, из этого материала мы можем изготавливать быстро заряжающиеся безопасные батареи с длительным сроком службы, не жертвуя слишком большой плотностью энергии», — подчеркивает первый автор статьи, постдок Калифорнийского университета в Сан-Диего Хаодун Лю.

Первоначально соль Li₃V₂O₅ испытывалась как материал для катода, и лишь случайно — взглянув на структуру материала при напряжении в 1,5 вольт — исследователи поняли, что он перспективен и для анода. Испытания показали, что такой анод может выдержать около шести тысяч циклов зарядки-разрядки и может делать это быстро — выдавая около 40% заряда за 20 секунд.

Авторы исследования уже создали компанию Tyfast, чтобы продавать свое изобретение. Они ожидают, что сперва аккумуляторы с анодом из каменной соли будут использоваться в электробусах и электроинструментах. При этом они планируют разрабатывать улучшения этого материала.

«В течение долгого времени аккумуляторное сообщество искало анодный материал, который сможет обеспечить безопасную и быструю зарядку литий-ионных батарей. И наш материал может быть весьма удачным решением», — отмечает один из исследователей, профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего Пин Лю.