Исследование было опубликовано 9 октября в ведущем мировом научном журнале.
Чёрный фосфор — это аллотропная модификация белого фосфора. Его уникальная слоистая структура обеспечивает высокую ионную проводимость и теоретически большую ёмкость, что делает его перспективным материалом для электродов с возможностью быстрой зарядки. Однако чёрный фосфор подвержен разрушению структуры на краях слоёв, а его реальные характеристики значительно уступают теоретическим расчётам. Недавно исследовательская группа применила стратегию «интерфейсного дизайна», создав ковалентные связи между чёрным фосфором и графитом через фосфор-углеродные соединения. Этот метод не только стабилизировал структуру материала, но и улучшил его проводимость для ионов лития.
Обычно электродные материалы покрывают химическими составами, которые разрушаются в электролитах, а некоторые из них даже блокируют проникновение ионов лития — подобно тому, как пыль на стекле мешает прохождению света. Совместная исследовательская группа нанесла тонкий слой полимерного геля, создав защитное покрытие, которое «смачивает» поверхность композитного материала, позволяя ионам лития свободно проходить.
Медленная зарядка и ограниченный запас хода остаются главными проблемами в развитии электромобилей.
Если удастся наладить массовое производство этого материала, можно будет разработать совместимые катодные материалы и вспомогательные компоненты. Дальнейшая оптимизация структуры литиевых батарей, системы терморегуляции и защитного дизайна позволит создать литий-ионные аккумуляторы с плотностью энергии 350 ватт-часов на килограмм и функцией быстрой зарядки.
Литий-ионные батареи с плотностью энергии 350 ватт-часов на килограмм смогут обеспечить электромобилям запас хода до 1000 километров. В сочетании с технологией быстрой зарядки это значительно улучшит пользовательский опыт.
