Как увеличить ёмкость литиево-ионных аккумуляторов

Исследователи из немецкого технологического института Карлсруэ (KIT) опубликовали в издании Nature Communications статью, в которой объяснили механизм деградации катодов в высокоэнергетических литиево-ионных аккумуляторах.

Исследование проведено в рамках разработки аккумуляторов повышенной ёмкости и отдачи.

Без точного понимания процессов деградации катода невозможно успешно наращивать ёмкость батарей с высочайшей отдачей, которая необходима для развития электротранспорта.

Полученные знания, уверены учёные, позволят на 30 % увеличить ёмкость литиево-ионных аккумуляторов.

Аккумуляторы с высокой отдачей для автомобильной и других сфер применения требуют иную структуру катода.

В современных литиево-ионных аккумуляторах катод представляет собой многослойную структуру из оксидов с различными соотношениями никеля, марганца и кобальта.

Для высокоэнергетических аккумуляторов требуются катоды обогащённые марганцем с избытком лития, что увеличивает способность аккумулировать энергию на единицу объема/массы катодного материала.

Но такие материалы оказались подвержены быстрой деградации.

При работе в обычном режиме, когда катод обогащается или теряет ионы лития, высокоэнергетический катодный материал разрушается.

Через определённое время слоистый оксид превращается в кристаллическую структуру с крайне неблагоприятными электрохимическими свойствами.

Это происходит уже на ранних этапах эксплуатации аккумулятора, что ведёт к быстрому снижению среднего значения заряда и разряда.

В процессе серии экспериментов немецкие учёные выяснили, что деградация происходит не напрямую, а косвенно через формирование трудно определяемых реакций с образованием твёрдых литийсодержащих солей.

Также исследователи смогли сделать новые выводы о химических процессах в литиево-ионных аккумуляторах, которые могут не вести к деградации катодов.

Используя полученные результаты учёные надеются минимизировать деградацию катодов и со временем разработать новый тип аккумуляторов повышенной ёмкости.