Литий-ионные аккумуляторы сегодня занимают лидирующие позиции среди технологий накопления энергии, обеспечивая питание широкого спектра устройств — от мобильных гаджетов до электромобилей и систем возобновляемых источников энергии. Тем не менее растущие требования к повышению энергетической плотности, скорости зарядки и долговечности требуют непрерывных технологических прорывов, пишет Tech Xplore.
Группа ученых под руководством профессора Дже-Мина О из Донгукского университета совместно с профессором Сонг-Мином Паком из Национального университета Кенбук работает над решением этих проблем путем разработки наноструктурных материалов. Специалисты представили новый гибридный материал, созданный специально для достижения максимального синергетического эффекта от взаимодействия составляющих элементов.
Разработанный композит представляет собой сложную гетерогенную структуру. Он объединяет восстановленный оксид графена (rGO) с двухслойными гидроксидами никеля и железа (NiFe-LDH). Уникальность данного материала заключается в сочетании свойств каждого компонента: rGO формирует высокопроводящую матрицу для эффективного транспорта электронов, тогда как соединения никеля и железа обеспечивают быстрый накопительный эффект посредством псевдоемкостного механизма. Важнейшую роль играет наличие множества межзерновых границ, способствующих эффективной передаче заряда.
Полученный композит был изготовлен методом послойной самосборки с применением полистирольных микросфер в качестве шаблона. Подтверждение характеристик полученного материала было проведено с помощью современных методов анализа, включая рентгенографический анализ и трансмиссионную электронную микроскопию. Результаты электрохимических испытаний показали выдающиеся показатели нового анода в составе литий-ионных батарей.
В частности, материал демонстрирует рекордную удельную емкость около 1687,6 мА·ч·г⁻¹ при токе разряда 100 мА·г⁻¹ спустя 580 циклов работы, существенно опережая традиционные решения и демонстрируя превосходную стабильность при циклировании. Помимо высокой емкости, материал также обладает хорошими скоростными характеристиками, поддерживая высокий уровень производительности даже при значительном увеличении скоростей заряда-разряда.
«Будущее материалов для энергохранения будет заключаться не столько в совершенствовании отдельных компонентов, сколько в интеграции нескольких взаимодополняющих веществ, создающих синергию. Наше исследование открывает дорогу к созданию более легких, компактных и эффективных решений для питания будущих поколений электронных устройств», — заключает профессор Дже-Мин О.
Ранее российские ученые создали гибридный материал с удивительными свойствами.
