1336 подписчиков
Работы по усовершенствованию литиевых аккумуляторов не прекращаются.
Ученые сделали важное открытие в области катодных материалов на основе никеля, которые используются в литий-ионных аккумуляторах. Их исследование, опубликованное в журнале Joule, раскрыло проблему структурной нестабильности и потери кислорода в этих материалах, что затрудняет их практическое применение. Хотя использование никеля может увеличить рабочее напряжение аккумулятора.
Ученые из Университетов Бирмингема, Кембриджа, Уорика и Института Фарадея совместно провели исследование, используя современные вычислительные технологии на суперкомпьютерах Великобритании. Они построили сложную имитационную модель молекулярных взаимодействий при работе аккумулятора и сосредоточились на поведении катодов LiNiO2 в процессе зарядки и обнаружили интересные результаты.
Оказалось, что во время зарядки материала происходят изменения в заряде кислорода, в то время как заряд никеля остается почти неизменным. Это необычное явление, предыдущие модели не предусматривали ничего подобного. Новая модель показала, что кислород не очень стабилен и может покидать катод, что приводит к деградации материала. На основе результатов моделирования исследователи предложили механизм потери кислорода, согласно которому образуется перекисный ион, который затем превращается в газообразный кислород, оставляя вакансии в материале. Этот процесс высвобождает энергию и образует синглетный кислород, высокореактивную форму кислорода.
Решение проблемы было обнаружено сразу. Путем добавления легирующих добавок, которые снижают окислительно-восстановительный процесс кислорода и стимулируют окисление переходных металлов, особенно на поверхности, можно не допустить потери энергии на высвобождение кислорода и улучшить стабильность и долговечность аккумуляторов. Ну и безопасность. Газообразный кислород и литий смесь опасная. Возможно именно по этой причине некоторые аккумуляторы спонтанно воспламенялись.
Источник
1 минута
23 июля 2023
174 читали