Только в прошлом году количество вновь зарегистрированных электромобилей (EV) в Корее превысило 100 000 единиц. Норвегия - единственная другая страна, которая соответствует таким цифрам. Основными материалами, которые определяют срок службы батареи и скорость зарядки широко используемых в настоящее время электромобилей, являются анодные материалы. Корейская аккумуляторная промышленность стремится найти революционные способы увеличения емкости аккумулятора за счет внедрения новых технологий или других анодных материалов. Но что, если мы вообще избавимся от анодных материалов?

Исследовательская группа POSTECH во главе с профессором Суджин Паком и доктором философии Сунгджин Чо (химический факультет) в сотрудничестве с профессором Дон Хва Сео и доктором Дон Ен Кимом (Школа энергетики и химической инженерии) Ульсанского института науки и технологий (UNIST) разработали литиевые батареи без анода с производительностью длительного срока службы батареи от одного заряда.

Недавно разработанная батарея без анода имеет объемную плотность энергии 977 Втч/л, что на 40% выше, чем у обычных батарей (700 Втч/л). Это означает, что аккумулятор может проехать 630 км на одном заряде.

Батареи обычно изменяют структуру анодных материалов по мере того, как ионы лития поступают к электроду и от него во время повторяющейся зарядки и разрядки. Вот почему емкость аккумулятора со временем уменьшается.

Считалось, что если бы можно было заряжать и разряжать токоприемник только с голым анодом без анодных материалов, плотность энергии, которая определяет емкость батареи, увеличилась бы. Однако у этого метода был критический недостаток, который вызывает значительное увеличение объема анода и сокращает срок службы батареи. Он разбух, потому что в аноде не было стабильного хранилища лития.

Чтобы преодолеть эту проблему, исследовательской группе удалось разработать батарею без анода в широко используемом жидком электролите на основе карбоната путем добавления ионопроводящей подложки. Подложка не только образует защитный слой анода, но и помогает свести к минимуму объемное расширение анода.

Исследование показывает, что батарея сохраняла высокую емкость 4,2 мАч/см2 и высокую плотность тока 2,1 мА/см2 в течение длительного периода в жидком электролите на основе карбоната. Также было доказано как теоретически, так и с помощью экспериментов, что подложки могут накапливать литий.

Кроме того, что привлекает еще больше внимания, так это то, что команда успешно продемонстрировала твердотельные полуэлементы, используя твердый электролит на основе сульфида аргиродита. Ожидается, что эта батарея ускорит коммерциализацию невзрывоопасных аккумуляторов, поскольку она сохраняет высокую емкость в течение более длительного периода времени.

Исследование было недавно опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.