Peneliti dari Institut Teknologi Jerman Karlsruhe (KIT) menerbitkan artikel di Nature Communications yang menjelaskan mekanisme degradasi katoda pada baterai lithium-ion berenergi tinggi. Penelitian tersebut dilakukan sebagai bagian dari pengembangan baterai dengan peningkatan kapasitas dan efisiensi. Tanpa pemahaman yang akurat tentang proses degradasi katoda, mustahil berhasil meningkatkan kapasitas baterai dengan efisiensi tertinggi, yang diperlukan untuk pengembangan kendaraan listrik. Para ilmuwan yakin bahwa pengetahuan yang diperoleh akan memungkinkan peningkatan kapasitas baterai lithium-ion sebesar 30%.
Baterai berperforma tinggi untuk otomotif dan aplikasi lainnya memerlukan struktur katoda yang berbeda. Dalam baterai lithium-ion modern, katoda adalah struktur oksida berlapis-lapis dengan rasio nikel, mangan, dan kobalt yang bervariasi. Baterai berenergi tinggi memerlukan katoda yang diperkaya mangan dengan litium berlebih, yang meningkatkan kemampuan menyimpan energi per satuan volume/massa bahan katoda. Namun bahan-bahan tersebut mengalami degradasi yang cepat.
Selama pengoperasian normal, ketika katoda diperkaya atau kehilangan ion litium, bahan katoda berenergi tinggi akan hancur. Setelah waktu tertentu, oksida berlapis berubah menjadi struktur kristal dengan sifat elektrokimia yang sangat tidak menguntungkan. Hal ini sudah terjadi pada tahap awal pengoperasian baterai, yang menyebabkan penurunan cepat pada nilai rata-rata pengisian dan pengosongan.
Dalam serangkaian percobaan, ilmuwan Jerman menemukan bahwa degradasi tidak terjadi secara langsung, tetapi secara tidak langsung melalui pembentukan reaksi yang sulit ditentukan dengan pembentukan garam padat yang mengandung litium. Selain itu, oksigen tampaknya memainkan peran penting dalam reaksi. Para peneliti juga dapat menarik kesimpulan baru tentang proses kimia dalam baterai lithium-ion yang mungkin tidak menyebabkan degradasi katoda. Dengan menggunakan hasil yang diperoleh, para ilmuwan berharap dapat meminimalkan degradasi katoda dan pada akhirnya mengembangkan baterai jenis baru dengan kapasitas yang lebih besar.
Sumber: 3dnews.ru