Специалисты Балтийского федерального университета (БФУ) имени Иммануила Канта в Калининграде и Петербургского института ядерной физики НИЦ «Курчатовский институт» в Гатчине выяснили, как при нагревании меняется аморфный углерод — материал, из которого создают отрицательные электроды аккумуляторов. Полученные данные помогут разработать более эффективные и долговечные накопители энергии. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.
Ученые выяснили, как измельчение и последующая тепловая обработка (отжиг) влияют на свойства аморфного углерода. Оказалось, что после измельчения и отжига при 800 градусах в материале формируются упорядоченные графеноподобные области, которые могут улучшить характеристики батарей нового поколения. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Magnetic Resonance.
В телефонах, ноутбуках, электромобилях и другой современной технике часто используются литий-ионные аккумуляторы. Отрицательные электроды в них чаще всего делают из графита — недорогого углеродного материала с упорядоченным слоистым строением. Перспективной альтернативой ему считается неупорядоченный углерод, в структуре которого есть множество дефектов и пустот, способных увеличить емкость аккумулятора. Однако слишком сильная неупорядоченность имеет свои недостатки — материал может быстрее разрушаться при эксплуатации и хуже возвращать накопленный заряд. Поэтому ученые стремятся найти оптимальный способ обработки углерода, который обеспечит максимальную способность накапливать и отдавать заряд.
«Результаты исследования дают возможность точнее управлять свойствами углеродных электродов: обработка при определенной температуре позволяет получить структуру, которая сочетает высокую емкость с устойчивостью к разрушению. Это важно для создания аккумуляторов, которые дольше служат и лучше держат заряд — качеств, значимых для телефонов, ноутбуков и электромобилей. Понимание того, как измельчение и отжиг влияют на материал, упрощает поиск оптимальных режимов производства и может ускорить появление более эффективных накопителей энергии», - комментирует эксперт Среднерусского института управления – филиала РАНХиГС Сергей Федотов.