Стаття

Отримано 27.10.2025

Доопрацьовано 03.03.2026

Прийнято 26.03.2026

Опубліковано 05.04.2026

Взято з Том 30, № 1, 2026

Сторінки 51 -58

Kharlamov, S. (2026). A new approach to increasing the lifecycle of energy storage for electric vehicle. The National Transport University Bulletin, 30(1), 51-58. https://doi.org/10.33744/2308-6645-2026-1-30-51-58

Новітній підхід щодо збільшення життєвого циклу енергонакопичувача для електричного транспортного засобу

Станіслав Харламов

У статті визначено найбільш перспективні аспекти для досягнення значного рівня розвитку технології літієвих батарей. Метою роботи було проаналізувати новий підхід до збільшення терміну служби літієвих батарей шляхом заміни кобальту на органічний електродний матеріал, продемонструвати експлуатаційну конкурентоспроможність стабільних органічних електродних матеріалів у літій-іонних батареях, а також визначити переваги такого застосування. Об’єктом дослідження стали фізико-хімічні основи органічних матеріалів, які розчиняються в електроліті літій-іонної батареї та їх перенесення на протилежний бік батареї. Метод дослідження полягав в аналізі оптимальних властивостей фізико-хімічної основи органічних матеріалів і катодів літій-іонних батарей на неорганічній основі на рівні електродів. У статті проаналізовано результати наукових досліджень, присвячених розробці високопродуктивних літій-іонних батарей, переважно з використанням органічних електродних матеріалів, а саме біс-тетраамінобензохінону, що складається з вуглецю, азоту, кисню та водню. Було встановлено, що тетраамінобензохінон завдяки водневим зв’язкам утворює майже пласкі листи, які дозволяють ефективно шарувати та зберігати іони літію, забезпечуючи десятикратне збільшення гравіметричної густини енергії. У статті визначено переваги органічних електродних матеріалів порівняно з провідними сучасними технологіями катодів інтегрованих літій-іонних батарей. Результати дослідження на основі нової органічної технології батарей дали змогу запропонувати потенціал для прориву в галузі великоємкісних батарей та розробки акумуляторів із високою густиною зберігання заряду та можливістю швидкого заряджання. Статтю рекомендовано для спеціалістів електричного транспорту та виробників електромобілів, а також для фахівців експлуатаційних підприємств, які здійснюють переобладнання, зокрема тролейбусів з автономним ходом

акумулятор; катоди без кобальту; заряджання; водневі зв’язки; органічний матеріал
  1. Bagach, R.V. (2021). Prospects for further improvement of batteries for electric vehicles. In The latest technologies in automotive engineering, transport and specialist training: Scientific papers from the international scientific and practical conference (pp. 346-349). Kharkiv: Kharkiv National Automobile and Highway University.
  2. Barchasz, C., Leprêtre, J.-C., Patoux, S., & Alloin, F. (2013). Electrochemical properties of ether-based electrolytes for lithium/sulfur rechargeable batteries. Electrochimica Acta, 89, 737-743. doi: 10.1016/j.electacta.2012.11.001.
  3. Chen, T., Banda, H., Wang, J., Oppenheim, J.J., Franceschi, A., & Dincă, M. (2024). A layered organic cathode for high-energy, fast-charging, and long-lasting Li-ion batteries. ACS Central Science, 10(3), 569-578. doi: 10.1021/acscentsci.3c01478.
  4. Gourley, S.W.D., Or, T., & Chen, Z. (2020). Breaking free from cobalt reliance in lithium‑ion batteries. iScience, 23(9), article number 101505. doi: 10.1016/j.isci.2020.101505.
  5. Haydamaka, V., & Ivanov, L. (2022). Accumulator batteries. Impact on the life cycle of the battery. In I.Sh. Nevlyudov (Ed.), M&MS 2022: Proceedings of the international scientific conference. Kharkiv: Kharkiv National University of Radioelectronics.
  6. Kim, J., Kim, Y., Yoo, J., Kwon, G., Ko, Y., & Kang, K. (2023). Organic batteries for a greener rechargeable world. Nature Reviews Materials, 8, 54-70. doi: 10.1038/s41578-022-00478-1.
  7. Larcher, D., & Tarascon, J.-M. (2015). Towards greener and more sustainable batteries for electrical energy storage. Nature Chemistry, 7, 19-29. doi: 10.1038/nchem.2085.
  8. Lee, S., & Manthiram, A. (2022). Can cobalt be eliminated from lithium-ion batteries? ACS Energy Letters, 7, 3058-3063. doi: 10.1021/acsenergylett.2c01553.
  9. Li, W., Erickson, E.M., & Manthiram, A. (2020). High-nickel layered oxide cathodes for lithium-based automotive batteries. Nature Energy, 5, 26-34. doi: 10.1038/s41560-019-0513-0.
  10. Lu, Y., & Chen, J. (2020). Prospects of organic electrode materials for practical lithium batteries. Nature Reviews Chemistry, 4, 127-142. doi: 10.1038/s41570-020-0160-9.
  11. Lu, Y., Zhang, Q., Li, L., Niu, Z., & Chen, J. (2018). Design strategies toward enhancing the performance of organic electrode materials in metal-ion batteries. Chem, 4, 2786-2813. doi: 10.1016/j.chempr.2018.09.005.
  12. Luo, Z., Liu, L., Zhao, Q., Li, F., & Chen, J. (2017). An insoluble benzoquinone-based organic cathode for use in rechargeable lithium-ion batteries. Angewandte Chemie International Edition, 56, 12561-12565. doi: 10.1002/anie.201706604.
  13. Mądziel, M., & Campisi, T. (2023). Energy consumption of electric vehicles: Analysis of selected parameters based on created database. Energies, 16(3), article number 1437. doi: 10.3390/en16031437.
  14. Martyushev, N.V., Malozyomov, B.V., Sorokova, S.N., Efremenkov, E.A., & Qi, M. (2023). Mathematical modeling of the state of the battery of cargo electric vehicles. Mathematics, 11(3), article number 536. doi: 10.3390/math11030536.
  15. Mishchenko, T. (2024). Lamborghini licenses new high-capacity organic battery technology developed at MIT. Retrieved from https://mezha.media/2024/01/22/lamborghini-tekhnolohiia-akumuliatoriv/.
  16. MIT team develops organic alternative to cobalt cathodes. (2024). Retrieved from https://www.theengineer.co.uk/content/news/mit-team-develops-organic-alternative-to-cobalt-cathodes.
  17. Poizot, P., Gaubicher, J., Renault, S., Dubois, L., Liang, Y., & Yao, Y. (2020). Opportunities and challenges for organic electrodes in electrochemical energy storage. Chemical Reviews, 120, 6490-6557. doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00482.
  18. Song, J., Sun, B., Liu, H., Ma, Z., Chen, Z., Shao, G., & Wang, G. (2016). Enhancement of the rate capability of LiFePO4 by a new highly graphitic carbon-coating method. ACS Applied Materials & Interfaces, 8, 15225-15231. doi: 10.1021/acsami.6b02567.
  19. Spears, B.M., Brownlie, W.J., Cordell, D., Hermann, L., & Mogollón, J.M. (2022). Concerns about global phosphorus demand for lithium-iron-phosphate batteries in the light electric vehicle sector. Communications Materials, 3, article number 14. doi: 10.1038/s43246-022-00236-4.
  20. Tarascon, J.-M. (2010). Key challenges in future Li-battery research. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 368, 3227-3241. doi: 10.1098/rsta.2010.0112.
  21. Voitkiv, S.V. (2023). Directions of energy saving in urban electric bus transport. In V.H. Daleka, N.I. Kulbashna & A.V. Kovalenko (Eds.), Proceedings of the all-Ukrainian scientific and practical conference (pp. 128-130). Kharkiv: Kharkiv National University of Municipal Economy named after O.M. Beketov.
  22. Wang, Y., Wang, Y., Hosono, E., Wang, K., & Zhou, H. (2008). The design of a LiFePO4/carbon nanocomposite with a core-shell structure and its synthesis by an in situ polymerization restriction method. Angewandte Chemie International Edition, 47(39), 7461-7465. doi: 10.1002/anie.200802539.
  23. Zeng, A., et al. (2022). Battery technology and recycling alone will not save the electric mobility transition from future cobalt shortages. Nature Communications, 13, article number 1341. doi: 10.1038/s41467-022-29022-z.
  24. Zhang, R., & Ma, L. (2023). Long-life lithium-ion batteries realized by low-Ni, Co-free cathode chemistry. Nature Energy, 8(7), 695-702. doi: 10.1038/s41560-023-01267-y.

https://doi.org/10.33744/2308-6645-2026-1-30-51-58