Южнокорейские ученые из Национального института науки и технологий Ульсана (UNIST) разработали электрод нового поколения, способный значительно увеличить запас хода электромобилей. Под руководством профессора Кён-Мин Чжон, команда инженеров из Школы энергетической и химической инженерии разработала принципиально новый электрод, который в пять раз превосходит по толщине традиционные аналоги и производится с использованием инновационного "сухого" метода. Перспективная разработка обладает целым рядом преимуществ. Помимо значительного увеличения емкости аккумуляторов, она обеспечивает сохранение высокой скорости зарядки. Важно отметить и экологический аспект: "сухой" метод производства исключает использование вредных химических растворителей, что делает технологию более "зеленой". Результаты этого важного исследования были опубликованы в авторитетном научном журнале Energy & Environmental Science.
В условиях стремительного роста рынка электромобилей, ключевым фактором становится разработка аккумуляторов с увеличенной емкостью. Для достижения этой цели ученые ищут новые способы утолщения электродов, одновременно стремясь уменьшить долю неактивных материалов. Однако традиционные "мокрые" технологии производства электродов сталкиваются с серьезными трудностями при изготовлении более толстых слоев. Проблема заключается в том, что на этапе удаления растворителя порошкообразные материалы склонны к слипанию и образованию комков, что препятствует формированию однородной и качественной структуры электрода.
Для решения этой проблемы команда профессора Чжон предложила принципиально иной подход, основанный на "сухом" методе. Им удалось изготовить электрод, толщина которого в пять раз превышает стандартные значения, достигнув при этом плотности активного слоя в 3.65 г/см³. Это, в свою очередь, позволило добиться удельной емкости в 20 мАч/см², что является выдающимся показателем и существенно превосходит характеристики современных коммерческих аналогов.
По оценкам исследователей, интеграция нового электрода в аккумуляторные батареи позволит увеличить запас хода электромобилей примерно на 14%. "Если раньше поездка, например, из Сеула в Пусан на электромобиле могла быть сопряжена с определенными трудностями из-за необходимости подзарядки, то наша технология открывает возможность преодолевать расстояния свыше 600 километров на одном заряде", - подчеркнул профессор Чжон, демонстрируя значительный потенциал разработки.
Ключевым элементом новой конструкции является использование пористого сферического проводящего материала. Такое новаторское решение позволило существенно повысить электропроводность электрода. Обычно, увеличение толщины электрода приводит к увеличению пути, который должны преодолеть ионы лития, что негативно сказывается на выходной мощности и скорости зарядки аккумулятора. Однако, благодаря применению специализированного проводящего агента, удалось минимизировать эти негативные эффекты, что было бы практически нереализуемо при использовании традиционных "мокрых" методов.
"Эта технология представляет собой настоящий прорыв, выводя на новый уровень как емкость, так и эффективность экологически чистых "сухих" электродов," - отметил Хесон О, первый автор научной работы. "Особенно важно, что нам удалось продемонстрировать работоспособность прототипа в формате "пауч-ячеек" класса 1 Ач. Это открывает реальные перспективы для масштабирования производства и перехода от лабораторных экспериментов с миниатюрными дисковыми элементами к промышленному выпуску аккумуляторов нового поколения."