В России рассчитали состав материала для создания долговечных аккумуляторов

САРАТОВ, 5 февраля. /ТАСС/. Ученые Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского (СГУ) разработали теоретическую основу для аккумуляторов нового поколения, которые будут отличаться повышенной долговечностью. Разработчики предложили использовать в них инновационный композитный материал, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.

"Ученые СГУ показали, как с помощью графена (модификация углерода - прим. ТАСС) можно улучшить ключевые свойства литий-ионных аккумуляторов. Их работа закладывает теоретическую основу для создания более быстрых, долговечных и устойчивых к перегреву батарей нового поколения", - сообщили в ведомстве.

Исследователи применили метод "первопринципного" компьютерного моделирования материалов и молекул и построили атомную модель двумерного композита графен/оксид лития-кобальта (III). Они изучили, как добавление графена влияет на физические и электрохимические свойства композитного материала, из которого изготовлен катод - "плюсовой" электрод аккумулятора, от которого зависят скорость зарядки, срок службы и безопасность батареи. Результаты показали, что внедрение графена меняет поведение материала на атомном уровне: ионы лития быстрее перемещаются внутри батареи, процессы зарядки и разрядки ускоряются. Такой композит прочнее аналогов, что делает катод более устойчивым к микротрещинам и деградации.

"Мы добавили графен к оксиду лития-кобальта (III) - уже испытанному и эффективному "сердцу" современных батарей - чтобы значительно улучшить его свойства: повысить скорость зарядки, продлить срок службы и устойчивость к перегреву. Если сравнить с дорогой, мы не строим магистраль с нуля, а модернизируем надежное существующее полотно, превращая его в высокоскоростную и стабильную трассу", - приводятся слова доцента кафедры радиотехники и электродинамики СГУ Владислава Шунаева.

В Минобрнауки подчеркнули, что пока работа носит теоретический, но фундаментальный характер. Завершены расчеты и анализ электронных, механических и емкостных свойств композита, оптимизирована его атомная структура. На основе полученных данных ученые перейдут к синтезу реальных образцов графен/оксид лития-кобальта (III). "В перспективе такие разработки могут привести к появлению аккумуляторов, которые быстрее заряжаются, дольше работают без подзарядки и меньше подвержены перегреву. Это касается смартфонов и ноутбуков, электромобилей, дронов, домашних систем накопления энергии и портативных медицинских устройств", - заключили в министерстве.

Результаты исследования опубликованы в журнале Surfaces and Interfaces. Работа поддержана грантом Российского научного фонда и реализуется в рамках программы стратегического развития "Приоритет-2030".