Новый материал ускорит зарядку электромобилей
Новый анодный материал может ускорить зарядку электромобилей за счет увеличения содержания азота
Из-за изменения климата все большее число исследователей сегодня работает над совершенствованием электромобилей, чтобы сделать их более привлекательной альтернативой обычным бензиновым машинам. Ключевой проблемой считается улучшение работы аккумулятора электромобилей. Кроме безопасности, автономности и долговечности, пользователям такого транспорта не хватает быстроты зарядки.
Для подзарядки современных электромобилей требуется 40 минут, в то время как бензиновые автомобили можно заправить не более чем за пять минут. Поэтому время зарядки электрокара не должно превышать 15 минут, чтобы такая машина была привлекательной для покупателей. В новой работе ученые предложили способ, который позволит повысить скорость зарядки литий-ионного аккумулятора.
Один из способов сократить время зарядки такой батареи — увеличение скорости диффузии ионов лития. Этого можно достичь за счет увеличения расстояния между слоями в углеродных материалах, используемых в аноде батареи. Частично этого можно достичь за счет введения примесей азота — азотного легирования, — но при таком методе точно контролировать расстояние между слоями невозможно.
В новом исследовании ученые предложили относительно простой, экологически безопасный и высокоэффективный способ производства углеродного анода с очень высоким содержанием азота. Исходным материалом для анода стал полибензимидазол — полимер на биологической основе, который может быть синтезирован из биологического сырья.
Прокалив этот термостойкий материал при 800 °C, ученым удалось создать углеродный анод с рекордным содержанием азота в 17 массовых процентов. Химики подтвердили успешный синтез этого материала и изучили его состав и структурные свойства с использованием различных методов, включая сканирующую электронную туннельную микроскопию, рамановскую спектроскопию и рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию.