Pētnieki no Vācijas Karlsrūes Tehnoloģiju institūta (KIT) publicēja rakstu Nature Communications, kurā izskaidrots katoda degradācijas mehānisms augstas enerģijas litija jonu akumulatoros. Pētījums tika veikts kā daļa no paaugstinātas ietilpības un efektivitātes akumulatoru izstrādes. Bez precīzas izpratnes par katoda noārdīšanās procesiem nav iespējams veiksmīgi palielināt akumulatoru kapacitāti ar visaugstāko efektivitāti, kas nepieciešama elektrisko transportlīdzekļu attīstībai. Zinātnieki ir pārliecināti, ka iegūtās zināšanas ļaus litija jonu akumulatoru jaudu palielināt par 30%.
Augstas veiktspējas akumulatoriem, kas paredzēti automobiļiem un citiem lietojumiem, nepieciešama cita katoda struktūra. Mūsdienu litija jonu akumulatoros katods ir daudzslāņu oksīdu struktūra ar dažādām niķeļa, mangāna un kobalta attiecībām. Augstas enerģijas akumulatoriem ir nepieciešami ar mangānu bagātināti katodi ar lieko litiju, kas palielina spēju uzkrāt enerģiju uz katoda materiāla tilpuma/masas vienību. Bet šādi materiāli tika pakļauti ātrai degradācijai.
Normālas darbības laikā, kad katods kļūst bagātināts vai zaudē litija jonus, augstas enerģijas katoda materiāls tiek iznīcināts. Pēc noteikta laika slāņainais oksīds pārvēršas kristāliskā struktūrā ar ārkārtīgi nelabvēlīgām elektroķīmiskām īpašībām. Tas notiek jau akumulatora darbības sākumposmā, kas izraisa strauju vidējo uzlādes un izlādes vērtību samazināšanos.
Eksperimentu sērijā vācu zinātnieki atklāja, ka degradācija nenotiek tieši, bet gan netieši, veidojot grūti nosakāmas reakcijas ar cietu litiju saturošu sāļu veidošanos. Turklāt, šķiet, ka skābeklim ir svarīga loma reakcijās. Pētnieki arī varēja izdarīt jaunus secinājumus par ķīmiskajiem procesiem litija jonu baterijās, kas var neizraisīt katoda degradāciju. Izmantojot iegūtos rezultātus, zinātnieki cer samazināt katoda degradāciju un galu galā izstrādāt jauna veida akumulatoru ar palielinātu jaudu.
Avots: 3dnews.ru