Vědci z německého technologického institutu Karlsruhe (KIT) publikoval článek v Nature Communications, který vysvětlil mechanismus degradace katody ve vysokoenergetických lithium-iontových bateriích. Výzkum byl prováděn v rámci vývoje baterií se zvýšenou kapacitou a účinností. Bez přesného pochopení procesů degradace katody není možné úspěšně zvyšovat kapacitu baterií s nejvyšší účinností, která je pro vývoj elektromobilů nezbytná. Vědci jsou přesvědčeni, že získané poznatky umožní zvýšit kapacitu lithium-iontových baterií o 30 %.
Vysoce výkonné baterie pro automobilový průmysl a další aplikace vyžadují jinou katodovou strukturu. V moderních lithium-iontových bateriích je katoda vícevrstvá struktura oxidů s různými poměry niklu, manganu a kobaltu. Vysokoenergetické baterie vyžadují katody obohacené manganem s přebytkem lithia, což zvyšuje schopnost ukládat energii na jednotku objemu/hmotnosti katodového materiálu. Takové materiály však podléhaly rychlé degradaci.
Během normálního provozu, kdy se katoda obohacuje nebo ztrácí ionty lithia, je vysokoenergetický katodový materiál zničen. Vrstvený oxid po určité době přechází v krystalickou strukturu s krajně nepříznivými elektrochemickými vlastnostmi. K tomu dochází již v raných fázích provozu baterie, což vede k rychlému poklesu průměrných hodnot nabití a vybití.
Němečtí vědci v sérii experimentů zjistili, že k degradaci nedochází přímo, ale nepřímo prostřednictvím tvorby těžko stanovitelných reakcí za vzniku pevných solí obsahujících lithium. Kromě toho se zdá, že v reakcích hraje důležitou roli kyslík. Vědci byli také schopni vyvodit nové závěry o chemických procesech v lithium-iontových bateriích, které nemusí vést k degradaci katody. Pomocí získaných výsledků vědci doufají, že minimalizují degradaci katody a nakonec vyvinou nový typ baterie se zvýšenou kapacitou.
Zdroj: 3dnews.ru