Германците измислиха как да увеличат капацитета на литиево-йонните батерии с една трета

Изследователи от Германския технологичен институт Карлсруе (KIT) публикувано публикува статия в Nature Communications, която обяснява механизма на разграждане на катода във високоенергийни литиево-йонни батерии. Изследването е проведено като част от разработването на батерии с повишен капацитет и ефективност. Без точно разбиране на процесите на катодна деградация е невъзможно успешното увеличаване на капацитета на батериите с най-висока ефективност, което е необходимо за разработването на електрически превозни средства. Учените са уверени, че получените знания ще позволят капацитетът на литиево-йонните батерии да бъде увеличен с 30%.

Високоефективните батерии за автомобилни и други приложения изискват различна катодна структура. В съвременните литиево-йонни батерии катодът е многослойна структура от оксиди с различни съотношения на никел, манган и кобалт. Високоенергийните батерии изискват обогатени с манган катоди с излишък от литий, което увеличава способността за съхраняване на енергия на единица обем/маса катоден материал. Но такива материали бяха обект на бързо разграждане.

По време на нормална работа, когато катодът се обогати или загуби литиеви йони, високоенергийният катоден материал се разрушава. След известно време наслоеният оксид се превръща в кристална структура с изключително неблагоприятни електрохимични свойства. Това се случва още в ранните етапи на работа на батерията, което води до бързо намаляване на средните стойности на зареждане и разреждане.

В поредица от експерименти немски учени установиха, че разграждането не се случва директно, а индиректно чрез образуването на трудни за определяне реакции с образуването на твърди соли, съдържащи литий. В допълнение, изглежда, че кислородът играе важна роля в реакциите. Изследователите също успяха да направят нови заключения относно химичните процеси в литиево-йонните батерии, които може да не доведат до разграждане на катода. Използвайки получените резултати, учените се надяват да минимизират разграждането на катода и в крайна сметка да разработят нов тип батерия с увеличен капацитет.

Източник: 3dnews.ru