Прорыв в производстве анодного материала. НГУ улучшает литий-ионные батареи

Ученые из Новосибирского государственного университета (НГУ) запатентовали новый метод синтеза анодного материала для литий-ионных батарей, способный значительно увеличить их емкость и продлить срок службы.

Исследователи из отдела прикладной физики Физического факультета НГУ, совместно с коллегами из Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, разработали метод улучшения удельной емкости и циклической устойчивости литий-ионных батарей. Этот метод, включающий использование анодного материала в форме нанопорошка на основе кремния, был запатентован университетом, и уже привлек внимание индустриальных партнеров.

Процесс создания нанопорошка включает разложение кремний- и углеродсодержащих газов путем пиролиза, с последующим синтезом твердых веществ. Газовые смеси подвергаются адиабатическому сжатию до высоких температур, что приводит к разложению газов до атомарного уровня в установке, называемой Гипербар, при давлении 3-12 МПа. В результате образуются композитные наночастицы с кремниевым ядром и углеродной оболочкой, которые являются основой анодного материала.

«Создание структуры с кремниевым ядром и углеродной оболочкой обеспечивает удержание кремния от разрушения, а ее высокая электропроводность обеспечивает отличные характеристики анода», — пояснил Борис Ездин.

— Борис Ездин, сотрудник отдела прикладной физики ФФ НГУ

Первоначально ученые занимались преобразованием природного газа в синтезгаз, однако в ходе экспериментов они обнаружили возможность получения углеродных порошков высокого качества. Этот композит из кремния и углерода позволяет увеличить удельную емкость литий-ионных батарей в несколько раз, обеспечивая высокую устойчивость структуры в процессе циклирования и высокие удельные электрохимические характеристики.

«Наше изобретение может применяться при производстве литий-ионных аккумуляторов, используемых для питания крупногабаритных электростанций, гибридных и электрических транспортных средств, систем бесперебойного электроснабжения, робототехники и автономных устройств», — рассказал Борис Ездин.

— Борис Ездин, сотрудник отдела прикладной физики ФФ НГУ

Разработка имеет потенциал для значительного улучшения литий-ионных батарей, что найдет применение в различных отраслях, включая электроэнергетику, транспорт и мобильные устройства.