Литий-ионный аккумулятор состоит из двух электродов — анода (условный плюс) и катода (условный минус), между которыми располагается пористая полимерная мембрана-сепаратор. Во время зарядки ионы лития перемещаются от катода к аноду, а во время разрядки батареи ионы движутся в обратном направлении. Когда батарея «умирает», возможность для перемещения ионов лития между электродами снижается. Именно поэтому спустя несколько месяцев после покупки смартфон необходимо заряжать гораздо чаще, чем первоначально.
Исследователи предложили использовать в качестве анодного материала для литий-ионных батарей двуслойную гетероструктуру, состоящую из монослоев дисульфида ванадия и графена. Толщина такой пластины около одного нанометра. Несмотря на малую толщину нового анода, ионы лития могут связываться не только на поверхности такого композитного материала, но и в межслоевом пространстве, что дополнительно повышает его удельную емкость.
Примерная емкость такого композита — 569 мАч на один грамм анодного материала. Это почти вдвое выше, чем у графита, обычно используемого в анодах. Теоретические расчеты показали, что соединение графена и ванадия даст и механически более прочный материал. При этом ионы лития в батарее имеют необычайно высокую подвижность — это позволит быстро заряжать аккумулятор или питать от него устройства повышенной мощности. Также она позволяет надеяться на хорошую работу аккумуляторов при низкой температуре.
Соответствующая статья опубликована в The Journal of Physical Chemistry.
Ранее японские ученые создали пожаробезопасный аккумулятор, добавив в электролит специальное вещество.
