Investigadores do Instituto Alemán de Tecnoloxía de Karlsruhe (KIT) publicou un artigo en Nature Communications que explicaba o mecanismo de degradación do cátodo nas baterías de iones de litio de alta enerxía. A investigación realizouse como parte do desenvolvemento de baterías con maior capacidade e eficiencia. Sen unha comprensión precisa dos procesos de degradación do cátodo, é imposible aumentar con éxito a capacidade das baterías coa maior eficiencia, que é necesaria para o desenvolvemento de vehículos eléctricos. Os científicos confían en que o coñecemento adquirido permita aumentar nun 30% a capacidade das baterías de ión-litio.
As baterías de alto rendemento para automóbiles e outras aplicacións requiren unha estrutura de cátodo diferente. Nas baterías de ión-litio modernas, o cátodo é unha estrutura multicapa de óxidos con proporcións variables de níquel, manganeso e cobalto. As baterías de alta enerxía requiren cátodos enriquecidos con manganeso con exceso de litio, o que aumenta a capacidade de almacenar enerxía por unidade de volume/masa de material do cátodo. Pero tales materiais estaban suxeitos a unha rápida degradación.
Durante o funcionamento normal, cando o cátodo se enriquece ou perde ións de litio, o material do cátodo de alta enerxía destrúese. Despois dun certo tempo, o óxido en capas convértese nunha estrutura cristalina con propiedades electroquímicas extremadamente desfavorables. Isto ocorre xa nas primeiras fases de funcionamento da batería, o que leva a unha rápida diminución dos valores medios de carga e descarga.
Nunha serie de experimentos, os científicos alemáns descubriron que a degradación non se produce directamente, senón indirectamente mediante a formación de reaccións difíciles de determinar coa formación de sales sólidas que conteñen litio. Ademais, o osíxeno parece desempeñar un papel importante nas reaccións. Os investigadores tamén puideron sacar novas conclusións sobre procesos químicos en baterías de ión-litio que poden non levar á degradación do cátodo. Usando os resultados obtidos, os científicos esperan minimizar a degradación do cátodo e eventualmente desenvolver un novo tipo de batería con maior capacidade.
Fonte: 3dnews.ru