Від чого залежить термін служби акумуляторів? І, що важливіше, як ми можемо його продовжити? Міжнародна дослідницька група під керівництвом TU Delft виявила, що локальний розлад у матеріалі оксидного катода збільшує кількість разів, коли літій-іонні батареї можна заряджати та розряджати. Їх результати були опубліковані в Nature.
Нестабільний електрод
Акумуляторні батареї є ключовим компонентом енергетичного переходу, особливо зараз, коли доступною стає все більше відновлюваної енергії. Серед багатьох типів акумуляторних батарей літій-іонні батареї є одними з найпотужніших і широко використовуваних. Для їх електричного з’єднання в якості електродів часто використовують шаруваті оксиди. Однак їх атомна структура стає нестабільною під час заряджання батареї. Це зрештою впливає на термін служби батареї.
Місцевий розлад
Щоб вирішити цю проблему, група «Зберігання електрохімічної енергії» Делфтського технічного університету об’єдналася з міжнародними дослідниками. Провідний автор статті, Qidi Wang: «Шаруватий оксид, який використовується як матеріал катода для літій-іонних батарей, акуратно впорядкований. Ми провели дослідження конструкції структури, щоб ввести хімічний ближній безлад у цей матеріал за допомогою вдосконаленого методу синтезу. В результаті він став більш стабільним під час використання батареї».
Довший термін служби, коротший час зарядки
Покращена структурна стабільність майже подвоїла збереження ємності батареї після 200 циклів зарядки/розрядки. Крім того, цей хімічний розлад короткої дії збільшує передачу заряду в електроді, що призводить до скорочення часу заряджання. Команда продемонструвала ці переваги для добре відомих комерційних катодів, таких як літій-кобальт-оксид (LiCoO2 ) і літій-нікель-марганець-кобальт-оксид (NMC811).
Критичні матеріали
Результати можуть призвести до нового покоління літій-іонних акумуляторів із нижчою вартістю виробництва та меншим викидом CO2 на одиницю енергії, накопиченої протягом усього терміну служби. Далі команда дослідить, чи можна використати ті самі принципи дизайну матеріалів для створення катодів із сировини, яка менш дефіцитна. «І кобальт, і нікель є так званими критичними матеріалами для енергетичних технологій, і було б добре скоротити використання цих матеріалів в батареях», — каже старший автор статті Марнікс Вагемейкер.