Ученые из Сибирского федерального университета (СФУ), Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН и НИТУ «МИСиС» нашли способ сделать литий-ионные аккумуляторы вдвое более емкими — для этого они решили использовать в качестве анода графен и дисульфид ванадия.
Российские ученые нашли способ удвоить емкость аккумуляторов
Графеновый анод с примесью дисульфида ванадия поможет сделать аккумуляторы вдвое более емкими.
«Результаты нашего исследования показывают, что структуры из графена и дисульфида ванадия можно использовать в качестве перспективного анодного материала для литий-ионных батарей с высокой удельной емкостью и скоростью заряда», — пишут ученые в статье.
Литий-ионные аккумуляторы сейчас используют в большинстве электронных устройств, в том числе во всех современных смартфонах. Такой элемент питания имеет два электрода, положительно заряженный анод и отрицательно заряженный катод, разделенные полимерным материалом. При подключении к электрической сети ионы лития перемещаются от катода к аноду; а когда аккумулятор отдает энергию, происходит обратный процесс.
Ученые предложили использовать в аккумуляторах соединения графена с дисульфидом ванадия. Удельная емкость такого материала достигается за счет того, что ионы лития связываются не только на его поверхности, как это происходит обычно, но и между слоями материала. Один из слоев это графен, двумерная модификация углерода, а второй — дисульфид ванадия (VS2). При этом толщина этой двухслойной пластины около одного нанометра. Расчеты показали, что удельная емкость анодного материала в таком случае достигает 569 мАч на грамм, что почти вдвое больше, чем у графита, часто используемого в этом качестве сейчас.
Подвижность ионов лития внутри анодного материала обеспечивает и высокую скорость зарядки: такие литий-ионные батареи будут заряжаться значительно быстрее, в том числе при низких температурах окружающей среды.
Открытие описано в статье, опубликованной в журнале The Journal of Physical Chemistry C.