Ученые из Центра энергетических технологий Сколтеха зарегистрировали патент, который описывает способ создания высокоэффективного проводящего покрытия для электродных материалов металл-ионного аккумулятора посредством карбонизации полиакрилонитрила (ПАН). Покрытие имеет уникальные характеристики: высокую степень графитизации, равномерность и однородность нанесения, наноразмерную толщину (менее 5 нм), что позволяет существенно увеличить электронную проводимость электродных материалов и количество рабочих циклов заряда/разряда, особенно при высоких скоростях заряда/разряда.
Фосфат железа лития LiFePO4 находится в тренде электродных материалов литий-ионных аккумуляторов для электромобилей, благодаря низкой стоимости производства, доступности, безопасности и надежности в работе. Однако одной из ключевых проблем подобных материалов является низкая электронная проводимость, что существенно снижает электрохимические и эксплуатационные характеристики при высоких плотностях тока заряда/разряда.
Для увеличения электронной проводимости поверхность частиц порошка материала классически модифицируют посредством нанесения электропроводящего слоя.
Наиболее распространённый вариант покрытия – углеродное. Как правило, покрытие такого рода формируется на поверхности порошка материала в результате пиролиза углеродсодержащего органического соединения в инертной атмосфере. Но главные сложности при таком подходе – добиться равномерности нанесения исходного углеродсодержащего соединения и проконтролировать толщину покрытия.
Задачей настоящего изобретения стало создание экономически привлекательного равномерного проводящего углеродного покрытия контролируемой толщины на поверхности частиц электродных материалов. Благодаря разработанной технологии удалось качественно улучшить функциональные свойства многих электродных материалов, в частности разрабатываемых в рамках стартапа «РУСТОР», для последующего использования в высокомощных и высокоэнергоемких металл-ионных аккумуляторах.
«Значительным преимуществом разработанного способа покрытия является техническая простота исполнения, а также широкая доступность и низкая стоимость всех задействованных химических реагентов, что позволит быстро адаптировать его к потенциальному крупномасштабному производству электродных материалов», – рассказывает профессор Центра энергетических технологий Сколтеха Станислав Федотов.