Niemcy wymyślili, jak zwiększyć pojemność akumulatorów litowo-jonowych o jedną trzecią

Naukowcy z Niemieckiego Instytutu Technologii w Karlsruhe (KIT) opublikowane opublikował artykuł w Nature Communications, w którym wyjaśnił mechanizm degradacji katody w wysokoenergetycznych akumulatorach litowo-jonowych. Badania przeprowadzono w ramach rozwoju akumulatorów o zwiększonej pojemności i wydajności. Bez dokładnego zrozumienia procesów degradacji katod nie da się skutecznie zwiększyć pojemności akumulatorów przy jak największej sprawności, niezbędnej przy rozwoju pojazdów elektrycznych. Naukowcy są przekonani, że zdobyta wiedza pozwoli zwiększyć pojemność akumulatorów litowo-jonowych o 30%.

Akumulatory o wysokiej wydajności do zastosowań motoryzacyjnych i innych wymagają innej struktury katodowej. W nowoczesnych akumulatorach litowo-jonowych katoda jest wielowarstwową strukturą tlenków o różnych proporcjach niklu, manganu i kobaltu. Baterie wysokoenergetyczne wymagają katod wzbogaconych w mangan z nadmiarem litu, co zwiększa zdolność do magazynowania energii na jednostkę objętości/masy materiału katody. Ale takie materiały ulegały szybkiej degradacji.

Podczas normalnej pracy, gdy katoda zostaje wzbogacona lub traci jony litu, wysokoenergetyczny materiał katody ulega zniszczeniu. Po pewnym czasie warstwowy tlenek zamienia się w strukturę krystaliczną o wyjątkowo niekorzystnych właściwościach elektrochemicznych. Dzieje się tak już w początkowej fazie eksploatacji akumulatora, co prowadzi do szybkiego spadku średnich wartości ładowania i rozładowania.

W serii eksperymentów niemieccy naukowcy odkryli, że degradacja nie zachodzi bezpośrednio, ale pośrednio poprzez powstawanie trudnych do określenia reakcji z utworzeniem stałych soli zawierających lit. Ponadto wydaje się, że tlen odgrywa ważną rolę w reakcjach. Naukowcom udało się także wyciągnąć nowe wnioski na temat procesów chemicznych zachodzących w akumulatorach litowo-jonowych, które mogą nie prowadzić do degradacji katod. Wykorzystując uzyskane wyniki, naukowcy mają nadzieję zminimalizować degradację katod i ostatecznie opracować nowy typ baterii o zwiększonej pojemności.

Źródło: 3dnews.ru