Raziskovalci z nemškega inštituta za tehnologijo Karlsruhe (KIT) objavil članek v Nature Communications, ki je pojasnil mehanizem razgradnje katode v visokoenergijskih litij-ionskih baterijah. Raziskava je bila izvedena v sklopu razvoja baterij s povečano zmogljivostjo in učinkovitostjo. Brez natančnega razumevanja procesov katodne degradacije je nemogoče uspešno povečati kapaciteto baterij z najvišjo učinkovitostjo, ki je nujna za razvoj električnih vozil. Znanstveniki so prepričani, da bo pridobljeno znanje omogočilo povečanje zmogljivosti litij-ionskih baterij za 30%.
Visokozmogljive baterije za avtomobilske in druge aplikacije zahtevajo drugačno strukturo katode. V sodobnih litij-ionskih baterijah je katoda večplastna struktura oksidov z različnimi razmerji niklja, mangana in kobalta. Visokoenergijske baterije zahtevajo z manganom obogatene katode s presežkom litija, kar poveča sposobnost shranjevanja energije na enoto volumna/mase katodnega materiala. Toda takšni materiali so bili podvrženi hitri razgradnji.
Med normalnim delovanjem, ko se katoda obogati ali izgubi litijeve ione, se visokoenergijski katodni material uniči. Po določenem času se plastni oksid spremeni v kristalno strukturo z izjemno neugodnimi elektrokemijskimi lastnostmi. To se zgodi že v zgodnjih fazah delovanja baterije, kar povzroči hitro zmanjšanje povprečnih vrednosti napolnjenosti in izpraznjenosti.
Nemški znanstveniki so v nizu poskusov ugotovili, da razgradnja ne poteka neposredno, ampak posredno s tvorbo težko določljivih reakcij s tvorbo trdnih soli, ki vsebujejo litij. Poleg tega se zdi, da ima kisik pomembno vlogo pri reakcijah. Raziskovalci so prav tako lahko prišli do novih zaključkov o kemičnih procesih v litij-ionskih baterijah, ki morda ne vodijo do degradacije katode. Z uporabo pridobljenih rezultatov znanstveniki upajo, da bodo zmanjšali degradacijo katode in sčasoma razvili novo vrsto baterije s povečano zmogljivostjo.
Vir: 3dnews.ru