Пробив в литиево-йонните батерии: 98% запазване на капацитета след 500 цикъла, по-ниска цена и подобрена температурна устойчивост

Изследователи от Националната лаборатория в Аргон са разработили нов дизайн на катоди с два градиента, който обещава значително да подобри работата на литиево-йонните батерии и да намали разходите. Това би могло да ускори разпространението на електромобилите и свързаното с електропреносната мрежа съхранение на енергия.

Това нововъведение надгражда предишния пробив на Националната лаборатория Аргон от 2012 г., когато изследователите разработиха катод с градиент на състава, който увеличава енергийната плътност и издръжливостта.

„Екипът коригира състава на никела, мангана и кобалта в катодните частици, за да оптимизира полезните характеристики на тези метали“, се казва в съобщение за пресата на екипа.

Новата структура с двоен градиент подобрява предишната технология, като включва структурни градиенти в допълнение към градиентите на състава. Тази уникална конфигурация предлага няколко предимства. Безпорядъчната повърхност повишава стабилността и предотвратява напукването, което е често срещан проблем при високоволтовите батерии. В същото време добре подредената сърцевина позволява ефективен пренос на литиевите йони, което е от решаващо значение за бързото зареждане и разреждане.

За да потвърди ефективността на този нов катод, изследователският екип проведе цялостна серия от тестове. Тестовете потвърдиха отличните характеристики на катода с двоен градиент. Частиците демонстрираха изключителна структурна и химическа стабилност при работа с високо напрежение.

„След зареждане и разреждане на материала 500 пъти, той загуби само около 2% от капацитета си“, се посочва в прессъобщението.

Освен това новият дизайн значително намалява количеството на необходимия кобалт, който е рядък и скъп материал. Чрез концентриране на по-голямата част от кобалта на повърхността на елементите изследователите са успели да намалят драстично общото съдържание на кобалт в катода.