Исследователи Саратовского государственного университета смоделировали катодный материал на основе оксида лития и кобальта и графена. Структура состоит из чередующихся слоев этих материалов.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда и опубликовано в Journal of Energy Storage.
С помощью квантово-химических расчетов ученые сравнили композиты с соотношением оксида лития и кобальта к графену от 1:1 до 8:1. Лучшие характеристики показал вариант с соотношением 8:1. Скорость перемещения ионов лития в нем оказалась в 1,6 раза выше, чем в чистом оксиде, а расчетная емкость — более чем в пять раз выше.
Материал сохранял свойства при температурах от −40 до 80 °C. Это может повысить долговечность аккумуляторов для электромобилей, телефонов и ноутбуков.
Дальнейшее увеличение доли оксида до соотношения 9:1 и более, по расчетам авторов, способно повысить емкость, но может снизить прочность и скорость перемещения ионов. Эти варианты требуют дополнительного изучения.
«Наше исследование приближает появление смартфонов и ноутбуков, которые заряжаются за минуты и работают дни без подзарядки, а также электромобилей с запасом хода, сравнимым с бензиновыми авто, и безопасных даже в экстремальных климатических условиях. В дальнейшем мы планируем проанализировать квантовую емкость сэндвича на основе графена и оксида кобальта с литием в процессе отсоединения от него ионов лития, то есть с учетом изменения состава. Такой анализ может утвердить возможность использования предложенный материал в качестве основы для катодов в суперконденсаторах, способных быстро отдавать заряд, и ионно-литиевых батареях, способных накапливать много заряда»,
— рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Владислав Шунаев, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры радиотехники и электродинамики Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского.
