Вчені з Університету Ханянг у Сеулі розробили новий спосіб підвищити продуктивність і довговічність акумуляторів, що використовуються в різних електронних пристроях і транспортних засобах. Їхня методика полягає у промиванні та покритті катодів акумуляторів спеціальним розчином.
Батареї необхідні для живлення багатьох сучасних гаджетів і машин, від смартфонів і ноутбуків до електромобілів і роботів. Однак одним з головних викликів, з яким стикаються розробники акумуляторів, є збільшення щільності енергії та довговічності акумуляторних елементів, особливо тих, що використовують матеріали з високим вмістом нікелю (Ni) як катоди.
Катоди з високим вмістом нікелю мають багато переваг, як-от висока ємність та низька вартість. Проте вони також мають суттєвий недолік – схильність до швидкої деградації через свою високу реакційну здатність до взаємодії з навколишнім середовищем. Це призводить до утворення небажаних сполук літію на поверхні катода і шкідливих побічних реакцій з електролітом – рідиною, яка транспортує електричний заряд всередині акумулятора.
Щоб подолати цю проблему, вчені розробили просте, але ефективне рішення: промивання катодів водою, яка містить розчинені іони кобальту (Co). Цей процес видаляє надлишок літію з поверхні катода і створює тонкий, рівномірний, багатий на кобальт шар, який діє як захисний екран. Цей шар запобігає безпосередньому контакту катода з електролітом, таким чином зменшуючи ймовірність подальшої деградації.
Вчені також додали фторове покриття на промитий катод, що ще більше підвищило стабільність і безпеку акумуляторної батареї. Фторове покриття запобігає розщепленню солей електроліту та утворенню бульбашок газу, які можуть спричинити розбухання та навіть вибух акумулятора.
Дослідники випробували свою техніку промивання та нанесення покриття на кількох катодах з високим вмістом нікелю, значно покращивши їх продуктивність та термін служби. Оброблені катоди зберегли понад 90% своєї початкової ємності після 500 циклів, порівняно з менш ніж 80% для необроблених. Вони також показали вищу щільність енергії та менше газоутворення, ніж звичайні катоди.
Науковці сподіваються, що їхня методика прокладе шлях до розробки ефективніших і надійніших акумуляторів для різних застосувань, особливо для електромобілів і великої електроніки. Вони також очікують, що їхні результати надихнуть інших вчених на пошук нових способів підвищення стабільності та довговічності збагачених нікелем катодів.
Читайте також: