Российские учёные получили патент на изготовление электродов для литиевых аккумуляторов без кобальта

Сфера использования литиевых аккумуляторов без кобальта в электродах обещает быстро расширяться. Например, Илон Маск заявил о будущем переводе массовых электромобилей на аккумуляторы с электродами из литий-железа фосфата (LiFePO4). Это сравнительно недорогое соединение, но не лишённое недостатков, в частности, ограничивающее токи заряда и разряда, что ведёт к сокращению циклов, мощности и скорости заряда. Но с этим как раз и помогут учёные из Сколтеха.

«Учёные из Центра энергетических технологий Сколтеха зарегистрировали патент, который описывает способ создания высокоэффективного проводящего покрытия для электродных материалов металл-ионного аккумулятора посредством карбонизации полиакрилонитрила (ПАН). Покрытие имеет уникальные характеристики: высокую степень графитизации, равномерность и однородность нанесения, наноразмерную толщину (менее 5 нм), что позволяет существенно увеличить электронную проводимость электродных материалов и количество рабочих циклов заряда/разряда, особенно при высоких скоростях заряда/разряда».

Фосфат литий-железа LiFePO4 крайне интересен производителям литиевых аккумуляторов для электромобилей, поскольку несёт с собой низкую стоимость производства, доступность, безопасность и надежность в работе. В то же время это соединение имеет ключевую проблему, а именно — характеризуется низкой электронной проводимостью. Это существенно снижает электрохимические и эксплуатационные характеристики при высоких плотностях тока заряда/разряда.

Улучшить электропроводность поверхности электродов (анодов и катодов) можно с помощью нанесения электропроводного слоя. Обычно это делается таким образом: в нейтральной газовой среде сжигаются углеродсодержащие вещества. Но в этом есть сложность — тяжело добиться равномерного осаждения продуктов пиролиза на поверхность электродов.

Изобретением российских учёных стало «создание экономически привлекательного равномерного проводящего углеродного покрытия контролируемой толщины на поверхности частиц электродных материалов». Открытие приведёт к появлению в России высокомощных и высокоэнергоёмких металл-ионных аккумуляторов. А поскольку технология доступна для лицензирования, она может появиться во многих местах мира и сделать аккумуляторы ещё лучше.