Южнокорейские исследователи представили экологичный и сверхбыстрый метод синтеза анодов
Южнокорейские исследователи совершили прорыв в производстве аккумуляторов, разработав метод, который позволяет создавать ключевые компоненты для батарей всего за пять секунд. Новая технология, открытая группой учёных из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH), не только ускоряет процесс, но и является экологически чистой, обеспечивая полную рекуперацию растворителя.
Инновационный метод, названный конденсационно-индуцированной самоорганизацией (CISA), решает давнюю проблему проектирования батарей. Традиционные методы часто не могут обеспечить наноразмерную однородность при объединении металлических оксидов, эффективно накапливающих литий, и углеродных материалов, обеспечивающих быстрый поток электронов. Медленное испарение растворителя приводит к слипанию частиц и разрушению пор, что ослабляет точные структуры, необходимые для эффективного хранения энергии.
В отличие от медленных процессов, основанных на испарении, метод CISA использует химическую реакцию конденсации металлалкоксидов для организации материалов за секунды. Этот процесс создаёт однородные пористые металлические оксиды с равномерно распределёнными проводящими наноматериалами, что улучшает способность хранения лития, транспорт ионов и электронов.
В процессе CISA блок-сополимер, растворённый в кислотном ацетоне, запускает быстрое образование мицелл, которые почти мгновенно агрегируют в мягкий гель, позже затвердевающий в пористую оксидную структуру. Поскольку ацетон является рециклируемым и не загрязняется, метод обеспечивает экологичное производство с низким уровнем отходов.
Полученные материалы, включая оксиды ниобия, вольфрама и титана, демонстрируют высокую площадь поверхности и регулярные поры. В тестах композит оксида ниобия с MXene показал выдающуюся производительность в литий-ионных батареях, сохраняя высокую ёмкость после 1000 циклов. Импедансные исследования подтвердили улучшенную диффузию ионов и подвижность электронов.
Исследователи утверждают, что этот метод, основанный на химическом контроле, а не на медленном физическом высыхании, открывает путь к масштабируемому и энергоэффективному синтезу наноструктурированных материалов не только для батарей, но и для катализаторов и сенсоров следующего поколения.
Подробности исследования были опубликованы в научном журнале .