Емкие анодные материалы — например, кремний — необходимы для создания производительных литий-ионных батарей. Они могли бы увеличить запас хода, который предлагают современные графитовые аноды, как минимум в 10 раз. Загвоздка в том, что увеличение анода в объеме во время реакции с литием снижает производительность и стабильность работы батареи. Для того чтобы решить эту проблему, ученые начали обращаться к полимерным связующим материалам, способным контролировать увеличение объема, сообщает EurekAlert.

Тем не менее, до сих пор исследования ограничивались исключительно образованием поперечных и водородных связей. Оба этих метода имеют свои недостатки. Новый полимер, разработанный химиками из Южной Кореи, не только взял все лучшее от водородных связей, но и использует силы по закону Кулона (притяжение между отрицательными и положительными зарядами). Это взаимодействие обладает силой 250 кДж/моль, что намного больше, чем у водородных связей, но при этом они обратимые, то есть позволяют легко управлять объемным расширением.

Поверхность анодного материала в основном заряжена отрицательно, а слои полимеров заряжены попеременно то отрицательно, то положительно, чтобы лучше соединяться с анодом. Более того, для лучшего регулирования физических свойств и осуществления литий-ионной диффузии ученые применили полиэтиленгликоль. В результате получился надежный емкий электрод, а литий-ионная батарея стала максимально емкой.

«Это исследование в потенциале способно значительно увеличить плотность энергии литий-ионных батарей благодаря внедрению емких анодных материалов, что поможет повысить запас хода электрического транспорта. Аноды на основе кремния смогут повысить запас хода по меньшей мере в десять раз», — заявил профессор Пак Суджин, один из исследователей.

Холод может стать проблемой для литий-ионных батарей и привести к значительной потере энергии. Очередное решение предложили специалисты из КНР, разработав анод из нового материала. В его основе — содержащие кобальт цеолитные имидазолатные каркасы (ZIF-67).