Калининградские ученые придумали, как повысить эффективность аккумуляторов

В Калининграде детально изучили аморфный углерод - материал, из которого сегодня создают отрицательные электроды аккумуляторов. Оказалось, что в дробленном и нагретом виде он значительно повышает емкость и срок службы батареи.

Большое совместное исследование провели ученые из калининградского БФУ имени И. Канта и Петербургского института ядерной физики имени Б. П. Константинова НИЦ "Курчатовский институт".

В качестве образцов использовали несколько видов углерода. Первым стал амфорный углерод, полученный сразу после синтеза, вторым - аналогичное вещество, но измельченное. Третий образец прошел все предыдущие стадии, но его дополнительно обожгли при температуре в 800 градусов.

Позитивные изменения выявили уже у второго образца. В измельченном виде он куда активнее взаимодействовал с окружающей средой за счет более рыхлой и пористой структуры. Кроме того, материал частично окислился и пополнился группой соединений, содержащих в себе водород и кислород.

Однако наибольший потенциал ученые увидели в нагретом аморфном углероде. По структуре он начал больше напоминать графит, что в перспективе позволит материалу иметь высокую емкость, долговечность и эффективность отдачи заряда.

По словам доктора физико-математических наук, профессора Института прикладной физики и технологий калининградского университета Галины Куприяновой, контроль степени измельчения и температуры нагрева углерода поможет создать материал с подходящими для производств свойствами. На практике исследование поможет улучшить проводимость и стабильность анодов, что напрямую повлияет на емкость и срок службы аккумуляторов.

Сегодня в смартфонах, ноутбуках и электромобилях часто устанавливают литий-ионные аккумуляторы, главные токопроводящие элементы в которых изготавливают из графита. Альтернативой ему является неупорядоченный углерод, в структуре которого есть множество дефектов и пустот, способных увеличить емкость батареи.

Однако именно эта неупорядоченность приводит к быстрому износу и разрушению материала. Поэтому ученые пытаются найти подходящий способ обработки углерода, который позволит ему максимально эффективно накапливать и отдавать заряд, не разрушая при этом само вещество.