Ruski materijal utrostručit će kapacitet litij-ionskih baterija

Znanstvenici Nacionalnog sveučilišta za znanost i tehnologiju “MISIS” (NUST MISIS) kao dio međunarodnog tima istraživača, uspjeli su povećati kapacitet i produžiti vijek trajanja litij-ionskih baterija.

Prema istraživačima, oni su sintetizirali novi nano-materijal koji može zamijeniti grafit niske učinkovitosti koji se danas koristi u litij-ionskim baterijama. Rezultati istraživanja objavljeni su u Journal of Alloysand Compounds.

Litij-ionske baterije široko se koriste za velik broj uređaja, od pametnih telefona do električnih vozila. Ciklus pražnjenja naboja u takvim baterijama osiguran je kretanjem litijevih iona između dvije elektrode; od negativno nabijene anode do pozitivno nabijene katode.

Opseg primjene litij-ionskih baterija neprestano se širi, ali istodobno, prema znanstvenicima, njihov je kapacitet još uvijek ograničen svojstvima grafita; glavnog anodnog materijala. Znanstvenici iz NUST MISIS-a uspjeli su dobiti novi materijal za anode koji može osigurati značajan porast kapaciteta i produljiti vijek trajanja baterije.

„Porozne nano-strukturirane mikrosfere sastava Cu0.4Zn0.6Fe2O4 [Bakar, cink i željezo] koje smo ekstrahirali, a koriste se kao anodni materijal, pružaju tri puta veći kapacitet od baterija koje se trenutno nalaze na tržištu. Osim toga, omogućuje povećanje broja ciklusa pražnjenja i punjenja za pet puta u usporedbi s drugim obećavajućim alternativama grafitu. Ovo se poboljšanje postiže zbog sinergijskog učinka s kombinacijom posebne nanostrukture i sastava korištenih elemenata“, rekao je Evgeny Kolesnikov, asistent na Odjelu za funkcionalne nanosustave i visokotemperaturne materijale, NUST MISIS.

Sinteza konačnog materijala događa se postupkom u jednom koraku bez međufaza, zbog upotrebe metode raspršivanja: pirolize. Kako su znanstvenici objasnili, vodena otopina s ionima posebnih metala pretvara se u maglu uz pomoć ultrazvuka, a zatim voda isparava na temperaturama do 1200 °C razgradnjom izvornih metalnih soli. Kao rezultat, ekstrahiraju se mikronske ili submikronske kugle s poroznošću potrebnom za rad u litij-ionskom sustavu.

Elektrokemijska ispitivanja materijala koji su sintetizirali stručnjaci za NUST MISIS izveli su znanstvenici s Nacionalnog sveučilišta za znanost i tehnologiju u Seulu (Republika Koreja), Norveškog sveučilišta za znanost i tehnologiju (Norveška) i SRM Instituta za znanost i tehnologiju (Indija). Istraživački tim namjerava nastaviti istraživanje novih, još učinkovitijih sastava baterijskih elektroda.