Výskumníci z Nemeckého technologického inštitútu Karlsruhe (KIT) publikoval článok v Nature Communications, ktorý vysvetlil mechanizmus degradácie katódy vo vysokoenergetických lítium-iónových batériách. Výskum bol realizovaný v rámci vývoja batérií so zvýšenou kapacitou a účinnosťou. Bez presného pochopenia procesov degradácie katódy nie je možné úspešne zvýšiť kapacitu batérií s najvyššou účinnosťou, ktorá je nevyhnutná pre vývoj elektrických vozidiel. Vedci sú presvedčení, že získané poznatky umožnia zvýšiť kapacitu lítium-iónových batérií o 30 %.
Vysokovýkonné batérie pre automobilový priemysel a iné aplikácie vyžadujú odlišnú štruktúru katódy. V moderných lítium-iónových batériách je katóda viacvrstvová štruktúra oxidov s rôznymi pomermi niklu, mangánu a kobaltu. Vysokoenergetické batérie vyžadujú katódy obohatené mangánom s prebytkom lítia, čo zvyšuje schopnosť ukladať energiu na jednotku objemu/hmotnosti katódového materiálu. Takéto materiály však podliehali rýchlej degradácii.
Počas normálnej prevádzky, keď sa katóda obohatí alebo stratí ióny lítia, vysokoenergetický katódový materiál sa zničí. Po určitom čase sa vrstvený oxid zmení na kryštalickú štruktúru s mimoriadne nepriaznivými elektrochemickými vlastnosťami. K tomu dochádza už v počiatočných fázach prevádzky batérie, čo vedie k rýchlemu poklesu priemerných hodnôt nabitia a vybitia.
Nemeckí vedci v sérii experimentov zistili, že k degradácii nedochádza priamo, ale nepriamo prostredníctvom tvorby ťažko stanoviteľných reakcií s tvorbou pevných solí s obsahom lítia. Okrem toho sa zdá, že kyslík hrá v reakciách dôležitú úlohu. Výskumníci boli tiež schopní vyvodiť nové závery o chemických procesoch v lítium-iónových batériách, ktoré nemusia viesť k degradácii katódy. Vedci dúfajú, že na základe získaných výsledkov minimalizujú degradáciu katódy a nakoniec vyvinú nový typ batérie so zvýšenou kapacitou.
Zdroj: 3dnews.ru