SK хвалиться тим, що у LFP замінила нанотрубки у пасти на порошок. Це, мабуть, перше офіційне підтвердження наявності нанотрубок.

Південнокорейський виробник елементів та акумуляторів типу Li-ion, компанія SK On, похвалилася тим, що їй вдалося виготовити катоди елементів LFP, у яких нанотрубки, використовувані в складі пасти, були замінені на нанотрубки у вигляді порошку. Це може звучати не надто вражаюче, але насправді це чимало пояснює колосальні досягнення, які ми спостерігали останніми роками у сегменті літій-залізо-фосфатних елементів, вироблених у Китаї.

Ситуація з LFP стала трохи зрозумілішою

Зміст

Ситуація з LFP стала трохи зрозумілішою

Як відбувається зарядка елемента Li-ion

Нанотрубки офіційно підтверджені

Як відбувається зарядка елемента Li-ion

Ще на початку поточної декади літій-залізо-фосфатні (LFP) акумулятори мали низьку щільність енергії та повільно заряджалися, а їхніми основними перевагами порівняно з Li-NCM була трохи повільніша деградація та нижча ціна. З 2024 року китайські LFP-акумулятори ставлять рекорди за швидкістю заряджання, їхня щільність енергії наздогнала хороші показники Li-NCM, а ціни не лише не зросли, а навіть знизилися. У заяві SK On, до якої мав доступ портал The Elec, детально пояснюється це питання.

Потік іонів літію під час заряджання. Показана катода (зліва) та анода (справа) (c) US DoE

Процес заряджання літій-іонного акумулятора полягає у перекачуванні іонів літію від катоди до аноди. Аноди складаються переважно з графіту, структура якого — це великі шари атомів вуглецю з великою кількістю простору між ними. Не існує перешкод. Коли іон літію потрапляє в таку щілину, по обидва боки від нього є величезні простори, що простягаються на великі відстані [за його масштабами], де він може залишитися саме там, де потрапить електрон.

Однак ці іони літію мають звідси якось з’явитися – вони повинні дрейфувати з катодів. Проблема в тому, що катоди є значно складнішими кристалічними структурами (на ілюстрації вище: зелені, зліва). Щоб іони літію вирвалися з них, вони мають прокладати звивисті шляхи. До цього часу не було зрозуміло, як китайцям вдалося змусити свої катоди віддавати іони з такою швидкістю. Принаймні офіційно, адже існували припущення щодо саме нанотрубок, збагаченого та попередньо сформованого шару SEI чи вільних іонів літію, які дрейфують у електроліті.

Нанотрубки офіційно підтверджені

І ось інформація від SK On, яка, ймовірно, розподілила найкращі китайські елементи під час роботи над власними LFP: «у катодах ми використовуємо нанотрубки». Ці елементи, які раніше наносилися у вигляді пасти (тобто з використанням розчинника), тепер набули форми порошку. Немає сумнівів, що корейці скопіювали своє «відкриття» у китайців, адже ті є світовими лідерами у виробництві елементів LFP. Іншими словами: китайські елементи LFP можуть заряджатися з такою величезною потужністю (тобто катоди швидко вивільняють іони літію), тому що компанії з Китаю використали в них нанотрубки. Вони виконують роль автомагістралей, труб, через які іони літію можуть виходити за межі аноду без зайвих затримок у кристалічній структурі.

SK On була готова до виробництва елементів LFP лише у 2023 році

Невідомо, чи є нанотрубки також у анодах, але там може бути важливішою інша форма вуглецю – графен [радикальні припущення редакції Elektrowozu]. Його мережа, яка оточує зерна графіту, дозволяє підвищити щільність енергії шляхом домішування кремнієм (Si/C), оскільки захищає структури від розриву іонами літію. SK On не хвалиться цим, але ми знаємо, що китайські виробники акумуляторів вже давно додають кремній до анодів, і сьогодні він становить вже кілька відсотків матеріалу електрода.

Щодо самого відкриття SK On: використання нанотрубок у порошку замість у пасти дозволяє уникнути етапу нагрівання електроди з метою випаровування розчинника. Очевидно, що нанотрубки можна просто змішати з катодним матеріалом, пресувати, і їхня ефективність є такою ж, як у випадку паст. Це важливо, адже нагрівання — це енергозатратний процес, тоді як при сухих катодах цей процес стає абсолютно зайвим.

Упорядковані нанотрубки під мікроскопом (c) Meijo Nano Carbon, джерело: BusinessWire

Оцінка статті

Оцінка читачів

[Сума: 5 голосів Середнє: 4.8]

Не пропустіть нові матеріали — НАТИСНІТЬ та ПІДПИСАТИСЯ на Elektrowoz.pl у Google News. Вас також можуть зацікавити наступні оголошення: