Istraživači s Njemačkog instituta za tehnologiju Karlsruhe (KIT) objavio je članak u časopisu Nature Communications koji je objasnio mehanizam degradacije katode u visokoenergetskim litij-ionskim baterijama. Istraživanje je provedeno u sklopu razvoja baterija povećanog kapaciteta i učinkovitosti. Bez točnog razumijevanja procesa razgradnje katode nemoguće je uspješno povećati kapacitet baterija s najvećom učinkovitošću koja je neophodna za razvoj električnih vozila. Znanstvenici su uvjereni da će stečeno znanje omogućiti povećanje kapaciteta litij-ionskih baterija za 30%.
Baterije visokih performansi za automobile i druge primjene zahtijevaju drugačiju katodnu strukturu. U modernim litij-ionskim baterijama, katoda je višeslojna struktura oksida s različitim omjerima nikla, mangana i kobalta. Visokoenergetske baterije zahtijevaju katode obogaćene manganom s viškom litija, što povećava sposobnost skladištenja energije po jedinici volumena/mase katodnog materijala. Ali takvi su materijali bili podložni brzoj degradaciji.
Tijekom normalnog rada, kada se katoda obogati ili izgubi ione litija, katodni materijal visoke energije se uništava. Nakon određenog vremena slojeviti oksid prelazi u kristalnu strukturu izrazito nepovoljnih elektrokemijskih svojstava. To se događa već u ranim fazama rada baterije, što dovodi do brzog smanjenja prosječnih vrijednosti punjenja i pražnjenja.
Njemački su znanstvenici u nizu eksperimenata otkrili da se razgradnja ne događa izravno, već neizravno stvaranjem teško odredivih reakcija uz stvaranje čvrstih soli koje sadrže litij. Osim toga, čini se da kisik igra važnu ulogu u reakcijama. Istraživači su također mogli izvući nove zaključke o kemijskim procesima u litij-ionskim baterijama koji možda neće dovesti do degradacije katode. Koristeći dobivene rezultate, znanstvenici se nadaju minimizirati degradaciju katode i na kraju razviti novu vrstu baterije s povećanim kapacitetom.
Izvor: 3dnews.ru