Новый углеродный материал для батарей повышает безопасность, долговечность и мощность

Тохоку университет, Сэндай, Япония

Структура слоистого Mg₄C₆₀. а. XRD-спектры порошков pristine C₆₀ и Mg₄C₆₀ с смоделированным результатом для Mg₄C₆₀. б. SEM-изображение порошка Mg₄C₆₀ со шкалой 5 мкм. в. IFFT TEM-изображение (шкала 1 нм) Mg₄C₆₀ со структурной иллюстрацией вставкой в коричневом цвете. г. XAS-спектры C K-края pristine C₆₀ и Mg₄C₆₀. Структурная иллюстрация слоистого Mg₄C₆₀, наблюдаемая из е. оси b и ж. оси a. (Изображение: ©Shijian Wang et al.)

Это исследование демонстрирует новый способ сделать углеродные батарейные материалы намного безопаснее, долговечнее и мощнее, фундаментально переосмысливая то, как фуллереновые молекулы соединены. Современные литий-ионные батареи в основном полагаются на графит, который ограничивает скорость быстрой зарядки и несет риски безопасности из-за осаждения лития. Эти результаты означают прогресс к более безопасным электромобилям, более долговечной потребительской электронике и более надежному хранению возобновляемой энергии.

Фуллерен — уникальная молекула, которая хорошо подходит для многих потенциальных применений, однако низкая стабильность была проблемой, препятствующей ее использованию в батареях. Команда исследователей Тохоку университета создала ковалентно-связанную фуллереновую структуру (Mg₄C₆₀), которая показывает, что углерод может накапливать литий совершенно иначе и гораздо более стабильным способом, избегая структурного коллапса и предотвращая потерю активного материала, которая долгое время препятствовала фуллереновым анодам. Этот прорыв предоставляет план для проектирования батарейных материалов следующего поколения, поддерживающих более безопасную быструю зарядку, более высокую энергоплотность и более длительный срок службы.

«Наши следующие шаги — расширить эту стратегию ковалентного мостирования на более широкий спектр фуллереновых и углеродных структур, с целью создания семейства стабильных, высокоемких анодных материалов, подходящих для батарей быстрой зарядки», — сказал выдающийся профессор Хао Ли из Продвинутого института материаловедения (WPI-AIMR).

Дополнительные следующие шаги будут включать работу с промышленными партнерами для оценки масштабируемости этих материалов и их интеграции в практические форматы ячеек. Понимание того, как достичь реальной практической пригодности, — критически важный шаг, который, надеемся, приведет к будущему эффективных технологий чистой энергии.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Хао Ли по адресу: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..