Учёные Саратовского университета показали, как с помощью графена можно улучшить ключевые свойства литий-ионных аккумуляторов. Их работа закладывает теоретическую основу для создания более быстрых, долговечных и устойчивых к перегреву батарей нового поколения. Работа учёных привлекла внимание ведущих научно-информационных агентств, включая ТАСС и «Науку Mail.ru».
В исследовании впервые с помощью первопринципного моделирования была построена атомная модель двумерного композита графен/оксид лития-кобальта (III). Учёные изучили, как добавление графена влияет на физические и электрохимические свойства этого материала. Речь идёт о катоде – «плюсовом» электроде аккумулятора, от которого напрямую зависят скорость зарядки, срок службы и безопасность батареи.
Результаты показали, что внедрение графена меняет поведение материала на атомном уровне. Ионы лития начинают быстрее перемещаться внутри батареи, что напрямую связано с ускорением процессов зарядки и разрядки. Проще говоря, энергия начинает «течь» по материалу быстрее и стабильнее.
Одновременно композит становится механически прочнее: катод лучше переносит многократные циклы зарядки и разрядки, меньше подвержен микротрещинам и деградации. Это означает, что батарея может служить дольше без потери характеристик. При этом материал сохраняет выраженные катодные свойства и высокую способность накапливать заряд.
Отдельный эффект связан с перераспределением электронного заряда между компонентами композита. Это приводит к формированию устойчивого электрического слоя на границе материалов и дополнительно повышает эффективность накопления энергии. Сами учёные сравнивают свою работу с модернизацией дороги.