С сфере аккумуляторов для бытовых устройств и электромобилей не первый год ждут революции. Однако, как утверждают специалисты Северо-Западного университета в штате Иллинойс, США, пути эволюционного улучшения нынешних технологий далеко не исчерпаны. Да и от революции в лаборатории до масштабного промышленного производства — долгий путь. А подзаряжать мобильники пореже хочется уже сейчас.

Как сообщает Science Daily, новый материал для катода позволит увеличить вдвое емкость литий-ионного аккумулятора — главного источника энергии для смартфонов, электромобилей, ноутбуков и фотоаппаратов. Глава команды Крис Волвертон утверждает, что в перспективе это открытие обещает один из самых больших показателей емкости для аккумуляторов на основе металлических электродов.

Литий-ионный аккумулятор работает благодаря передаче ионов лития между анодом и катодом — обычно с помощью пластин кобальта. Этот металл получил распространение благодаря дешевизне, а также потому, что позволяет аккумулятору сохранять емкость при низких температурах. Емкость батареи зависит от числа электронов, которые могут участвовать в реакции.

Еще в 2016 году команда исследователей из Франции установила, что, заменив кобальт более дешевым марганцем, емкость аккумулятора можно значительно увеличить. Однако буквально за пару циклов работы батарея сильно деградировала, и тогда технологию сочли бесперспективной.

В Иллинойсе, однако, решили разобраться в причинах двукратного увеличения емкости. «Разобрав» катод на атомы, ученые поняли, что в такой структуре электричество помогает запасать не только металл, но и содержащийся в аккумуляторе кислород. После этого там решили найти материал, который поможет батарее сохранять эту способность в течение многих циклов работы.

Итоги компьютерного моделирования работы литий-ионных аккумуляторов нового поколения изложены в статье для Science Advances. Расчеты показали, что от деградирования батарею может защитить добавление небольшого количества хрома или ванадия.

Теперь команде предстоит создать сплав и испытать его в лабораторных условиях, проверив свою гипотезу.

Улучшение аккумуляторов — один из ключевых факторов, который определит успех электромобилей, где каждый ватт емкости добавляет дополнительные километры пути, а каждый килограмм дополнительного веса — съедает их. Некоторые специалисты считают, что сконцентрироваться надо на снижении цены батарей. Другие команды работают над созданием сверхбыстрой зарядки. Третьи — обещают продлить сроки работы в сотни раз. Прорыв в любом из этих направлений способен серьезно изменить представления о месте электротранспорта на дорогах будущего.