Литий-ионные аккумуляторы — это пока безальтернативный вариант накопления и использования электроэнергии и совсем не удивительно, что многие научные группы работают, чтобы сделать данные устройства максимально эффективными.
Немецким ученым из технологического института Карлсруэ удалось понять механизм деградации катодов в высокоэнергетических литий-ионных аккумуляторах, что позволит существенно увеличить емкость и отдачу аккумуляторов повышенной емкости.
Почему это важно
На первый взгляд звучит странно, при чем тут разгаданный механизм деградации и увеличение емкости? Да все дело в том, что без реального понимания механизма деградации катода просто невозможно успешно увеличивать емкость аккумуляторов с высокой отдачей.
А разгаданный механизм, как уверяют ученые, позволит увеличить ёмкость и отдачу сразу на 30%, что очень даже не мало.
Суть процесса деградации
На данный момент уже существуют литий-ионные аккумуляторы с повышенной отдачей и емкостью, и данное преимущество в емкости реализовано за счет того, что катоды элемента дополнительно обогащены марганцем и увеличенным количеством лития. Но такое сочетание, как показала практика, склонны к ускоренной деградации.
При обычном цикле заряд-разряд такой обогащенный катод теряет или приобретает ионы лития и высокоэнергетический материал начинает разрушаться. Буквально через несколько циклов слоистый материал катода приобретает кристаллическую структуру с нежелательными электрохимическими свойствами, что приводит к уменьшению емкости.
В результате длительных экспериментов научной группе удалось выяснить, что деградационный процесс протекает не напрямую, а косвенно, то есть через образование трудно обнаруживаемых реакций с формированием твердых литийсодержащих солей.
Помимо этого, было установлено, что в этих процессах активно участвует чистый кислород.
Кроме этого учеными были выявлены электрохимические процессы, которые никак не приводят к деградационным разрушениям катода. Вот на эти открытые процессы и делается ставка в разработке и производстве литий-ионных аккумуляторов будущего с повышенной емкостью и отдачей. Оригинальная публикация была в журнале Nature Communications.
Понравилась статья, тогда ставим лайк и подписываемся, чтобы не пропустить свежих выпусков.