Трёхслойная структура сочетает свойства батарей и суперконденсаторов
Учёные Саратовского национального исследовательского университета имени Н. Г. Чернышевского (СГУ) разработали модель трёхслойной пленки на основе графена и оксидно-фосфатных соединений лития, которая может сделать аккумуляторы быстрее, долговечнее и безопаснее. Об этом сообщили в Минобрнауки РФ.
Новая структура представляет собой «энергетический сэндвич»: сверху находится фосфат ванадия-лития, снизу — титанат лития, а между ними — прочный и проводящий слой графена. Такая композитная 2D-пленка объединяет свойства литий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов: она способна удерживать большой заряд и быстро отдавать его внешней нагрузке.
Создать модель помогла оригинальная методика расчёта квантовой ёмкости — ключевого параметра, определяющего, сколько заряда способен накопить материал. В отличие от традиционных методов, новая методика учитывает изменения химического состава материала при взаимодействии с атомами лития. Благодаря этому квантовая ёмкость трёхслойной пленки достигла 868 мАч/г и 750,24 мАч/г в разных режимах работы, что значительно превосходит показатели многих современных электродных материалов.
Для непосвящённых исследователи объясняют конструкцию как «технологический бутерброд»: верхний и нижний слои взаимодействуют с литий-ионным зарядом, а графен в середине ускоряет его движение и укрепляет всю структуру. Такое сочетание делает материал гибким, эффективным и потенциально пригодным для аккумуляторов, которые могут заряжаться быстрее и служить дольше современных аналогов.
Новый композит потенциально способен решить три главные проблемы современной электроники и транспорта — скорость зарядки, срок службы и безопасность.