Изследователи разкриха нов метод за увеличаване на енергийната плътност на батериите

Екип от изследователи от университета Ханянг в Сеул е разработил нов начин за подобряване на работата и дълготрайността на батериите, използвани в различни електронни устройства и превозни средства. Техният метод, който включва промиване/измиване и покриване на катодите на батериите със специален разтвор е публикуван в престижното списание Nature Energy.

Батериите са от съществено значение за захранването на много съвременни устройства – от смартфони и лаптопи до електрически автомобили и роботи. Въпреки това, едно от основните предизвикателства, пред които са изправени разработчиците на батерии е как да се увеличи енергийната плътност и дълготрайността на акумулаторните клетки, особено на тези, които използват катоди от богати на никел (Ni) слоести материали.

Предимства на богатите на никел катоди

Богатите на никел катоди имат много предимства, като например висок капацитет и ниска цена. Въпреки това, те имат и един сериозен недостатък: склонни са да се разрушават бързо поради високата си реактивност със заобикалящата ги среда. Това води до образуване на нежелани литиеви съединения върху повърхността на катода и до вредни странични реакции с електролита – течността, която пренася електрическия заряд в батерията.

Промиване на катодите с кобалтови йони

За да се справят с този проблем, изследователите намират просто, но ефективно решение: измиване на катодите с вода, която съдържа разтворени кобалтови (Co) йони. Този процес отстранява излишния литий от повърхността на катода и създава тънък, равномерен, богат на кобалт слой, който действа като защитен щит. Този слой предотвратява директния контакт на катода с електролита, като по този начин намалява вероятността от по-нататъшно разграждане.

Изследователите добавят и флуорно покритие върху измития катод, което допълнително повишава стабилността и безопасността на акумулаторната клетка. Флуорното покритие предотвратява разпадането на солите на електролита и образуването на газови мехурчета, които могат да причинят подуване и експлозия на батерията.

Изследователите са тествали своята техника за измиване и нанасяне на покритие върху няколко богати на никел катода, като значително са подобрили техните характеристики и продължителност на живота. Обработените катоди запазват повече от 90% от първоначалния си капацитет след 500 цикъла, в сравнение с по-малко от 80% при необработените. Те също така показват по-висока енергийна плътност и по-ниско генериране на „газове“ в сравнение с конвенционалните катоди.

Изследователите се надяват, че тяхната техника ще проправи пътя за разработване на по-ефективни и надеждни батерии за различни приложения, особено за електрически превозни средства и широкомащабна електроника. Те също така очакват, че техните открития ще вдъхновят други изследователи да проучат нови начини за повишаване на стабилността и дълготрайността на богатите на Ni катоди.