Университет Йокогамы: графеновая мезогубка образует 3D-сеть переноса зарядов в плотных Li-ion электродах

Группа исследователей из YOKOHAMA National University, Университета Йонсе и компании 3DC corporation сообщила, что графеновая мезогубка (graphene mesosponge, GMS) работает как проводящая добавка в электродах литий-ионных аккумуляторов с высоким содержанием активного материала. По данным ResearchSEA, авторы утверждают, что добавка повышает и плотность энергии, и плотность мощности в коммерческих литий-ионных батареях. Работа опубликована в Advanced Energy Materials 8 октября 2026 года. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

Проблема плотных электродов

В современных коммерческих литий-ионных аккумуляторах плотность энергии ограничивает положительный электрод. Чтобы её повысить, увеличивают долю активного материала и сокращают части композитного электрода, которые не накапливают заряд: проводящие добавки и полимерные связующие. Если сместить баланс слишком сильно, электроны и ионы не могут свободно двигаться в материале, и аккумулятор работает неэффективно. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

Профессор YOKOHAMA National University Наоаки Ябуути отметил, что эффективный перенос электронов и ионов в плотно упакованных электродах с высокой загрузкой остаётся серьёзной задачей для батарей с высокой плотностью энергии. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

Что сравнили и что обнаружили

Исследователи охарактеризовали и сравнили три углеродных материала как возможные проводящие добавки: ацетиленовую сажу, одностенные углеродные нанотрубки и графеновую мезогубку. Выяснилось, что GMS служит функциональной добавкой, которая формирует микроструктуру электрода благодаря губчатому мезопористому каркасу. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

По данным авторов, небольшого количества GMS оказалось достаточно для образования трёхмерных сетей, проводящих электроны и ионы. Пористый каркас позволяет электролиту проникать глубоко в области, где хранится энергия. Ябуути сказал, что электролит, удерживаемый в мезопорах, облегчает перенос ионов и обеспечивает лучшую скоростную способность. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

С помощью FIB-SEM-томографии, метода трёхмерной визуализации, команда показала, что GMS создаёт более равномерно распределённую внутреннюю структуру электрода. Авторы описывают её как трёхмерную губчатую наноструктуру, в которой электроны движутся свободнее. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

Долгосрочная цель команды — возможность быстрой зарядки с графитовым отрицательным электродом при сочетании высокой плотности энергии и мощности в практических литий-ионных аккумуляторах. Работу поддержали Японское общество содействия науке и Японское агентство науки и технологий. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗