Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали новый подход для определения наилучших составов электродных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Результаты исследования были опубликованы в журнале первого квартиля “Nanomaterials”, издательство MDPI. Проект реализуется при поддержке Российского научного фонда.

Развитие миниатюрных устройств – датчиков, вживляемых устройств и устройств интернета вещей (IoT) – требует создания новых источников питания малого размера, сложной формы и принципов их конструирования. По мнению ученых, традиционные технологии производства литий-ионных батарей достигли своего предела: они не способны дальше уменьшать размер и контролировать форму источника питания в требуемых габаритах. Исследователи СПбПУ считают, что использование технологии молекулярного наслаивания (Atomic Layer Deposition) может обеспечить создание миниатюрных литий-ионных батарей сложной формы и с повышенной энергией.

Научная группа Петербургского Политеха при исследовании новых наноразмерных материалов электродов литий-ионных аккумуляторов, тройных систем «никель-кобальт-кислород» разработала методику определения электрохимической емкости каждого компонента системы. Оксиды переходных металлов обладают большой емкостью и относительно низкой стоимостью, что хорошо подходит для разработки элементов литий-ионных аккумуляторов. В ходе эксперимента нанопленки, созданные методом молекулярного наслаивания, использовались в качестве анодных материалов и продемонстрировали большую емкость заряда при высоких плотностях тока.

«Мы получили никель-кобальт оксидные материалы широкого состава от оксида никеля до оксида кобальта и предложили методику по определению вклада в емкость каждого из электрохимически-активных составляющих процесса заряд/разряд. Эта универсальная методика может использоваться для определения лучших составов материалов литий-ионных аккумуляторов», – отмечает Максим Максимов, доцент Высшей школы физики и технологий материалов Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ.

В дальнейшем ученые планируют применять разработки для создания усовершенствованных катодов и твердых электролитов, чтобы производить прототип тонкопленочного литий-ионного аккумулятора.