Ymchwilwyr o Sefydliad Technoleg yr Almaen Karlsruhe (KIT) cyhoeddi erthygl yn Nature Communications a esboniodd fecanwaith diraddio catod mewn batris lithiwm-ion ynni uchel. Cynhaliwyd yr ymchwil fel rhan o ddatblygiad batris gyda mwy o gapasiti ac effeithlonrwydd. Heb ddealltwriaeth gywir o brosesau diraddio catod, mae'n amhosibl cynyddu cynhwysedd batris yn llwyddiannus gyda'r effeithlonrwydd uchaf, sy'n angenrheidiol ar gyfer datblygu cerbydau trydan. Mae gwyddonwyr yn hyderus y bydd y wybodaeth a enillir yn caniatáu cynyddu cynhwysedd batris lithiwm-ion 30%.
Mae batris perfformiad uchel ar gyfer cymwysiadau modurol a chymwysiadau eraill yn gofyn am strwythur catod gwahanol. Mewn batris lithiwm-ion modern, mae'r catod yn strwythur amlhaenog o ocsidau gyda chymarebau amrywiol o nicel, manganîs a chobalt. Mae batris ynni uchel yn gofyn am gathodau wedi'u cyfoethogi â manganîs â gormod o lithiwm, sy'n cynyddu'r gallu i storio ynni fesul uned cyfaint / màs deunydd catod. Ond roedd deunyddiau o'r fath yn destun diraddio cyflym.
Yn ystod gweithrediad arferol, pan fydd y catod yn cyfoethogi neu'n colli ïonau lithiwm, caiff y deunydd catod ynni uchel ei ddinistrio. Ar ôl amser penodol, mae'r ocsid haenog yn troi'n strwythur crisialog gydag eiddo electrocemegol hynod anffafriol. Mae hyn eisoes yn digwydd yng nghamau cynnar gweithrediad batri, sy'n arwain at ostyngiad cyflym yn y tâl cyfartalog a gwerthoedd rhyddhau.
Mewn cyfres o arbrofion, canfu gwyddonwyr yr Almaen nad yw diraddio yn digwydd yn uniongyrchol, ond yn anuniongyrchol trwy ffurfio adweithiau anodd eu pennu gyda ffurfio halwynau solet sy'n cynnwys lithiwm. Yn ogystal, mae'n ymddangos bod ocsigen yn chwarae rhan bwysig yn yr adweithiau. Roedd yr ymchwilwyr hefyd yn gallu dod i gasgliadau newydd am brosesau cemegol mewn batris lithiwm-ion nad ydynt efallai'n arwain at ddiraddio catod. Gan ddefnyddio'r canlyniadau a gafwyd, mae gwyddonwyr yn gobeithio lleihau dirywiad catod ac yn y pen draw datblygu math newydd o fatri gyda chynhwysedd cynyddol.
Ffynhonnell: 3dnewyddion.ru