Исследователи из Университета Суонси в партнерстве с Уханьским технологическим университетом и Шэньчжэньским университетом разработали инновационный метод производства крупномасштабных графеновых токосъемников.
Этот прорыв обещает значительно повысить безопасность и производительность литий-ионных аккумуляторов (ЛИА), решая важнейшую проблему в технологиях хранения энергии.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Chemical Engineering, подробно описывается первый успешный протокол изготовления графеновой фольги без дефектов в промышленных масштабах. Эта фольга обладает исключительной теплопроводностью – до 1 400,8 Вт м–1 K–1, что почти в десять раз выше, чем традиционные медные и алюминиевые токосъемники, используемые в литий-ионных накопителях. «Это значительный шаг вперед для аккумуляторных технологий», – сказал доктор Руи Тан, соавтор из Университета Суонси. «Наш метод позволяет производить графеновые токосъемники в масштабах и качестве, которые могут быть легко интегрированы в коммерческое производство аккумуляторов. Это не только повышает безопасность батареи за счет эффективного управления теплом, но и увеличивает плотность энергии и долговечность». Одной из наиболее актуальных проблем при разработке высокоэнергетических ЛИА, особенно тех, которые используются в электромобилях, является тепловой разгон – опасный сценарий, при котором чрезмерный нагрев приводит к выходу батареи из строя и часто приводит к пожарам или взрывам. Эти графеновые токосъемники предназначены для снижения риска за счет эффективного рассеивания тепла и предотвращения экзотермических реакций, которые приводят к тепловому разгону.
«Наша плотная, выровненная графеновая структура обеспечивает надежный барьер против образования легковоспламеняющихся газов и предотвращает проникновение кислорода в элементы батареи, что имеет решающее значение для предотвращения катастрофических отказов», – объяснил доктор Цзиньлун Янг, соавтор исследования из Шэньчжэньского университета.
Недавно разработанный процесс является не просто лабораторным успехом, а масштабируемым решением, способным производить графеновую фольгу длиной от метров до километров. В качестве внушительной демонстрации его потенциала исследователи изготовили графеновую фольгу длиной 200 метров и толщиной 17 микрометров. Эта фольга сохранила высокую электропроводность даже после того, как ее согнули более 100 000 раз, что делает ее идеальной для использования в гибкой электронике и других передовых приложениях. Новый подход также позволяет производить графеновую фольгу с настраиваемой толщиной, что может привести к еще более эффективным и безопасным батареям. Эта инновация может иметь далеко идущие последствия для будущего хранения энергии, особенно в электромобилях и системах возобновляемых источников энергии, где безопасность и эффективность имеют первостепенное значение.Источник: https://scitechdaily.com/new-graphene-technology-could-revolutionize-battery-safety-and-performance/
