Литий-ионные аккумуляторы будут служить "вечно": что придумали ученые из США

Исследователи из Техасского университета в Далласе (США) определили основную причину деградации литий-никелевых оксидных (LiNiO₂) аккумуляторов. Это может раскрыть потенциал этого многообещающего материала для более долговечных литий-ионных батарей, пишет interestingengineering.com.

LiNiO₂ появился как привлекательная альтернатива традиционным катодным материалам всего пару десятилетий назад. Однако его широкому распространению препятствовала структурная нестабильность. В литий-ионных аккумуляторах быстрое снижение емкости происходит во время циклирования из-за необратимых фазовых переходов, смешивания катионов и потери кислорода, особенно при высоких напряжениях. Это в конечном итоге ограничивало срок службы и понижало коммерческую жизнеспособность для приложений с высокой плотностью энергии.

Чтобы справиться с этой проблемой, ученые из Техасского университета в Далласе применили вычислительное моделирование для анализа процессов на атомном уровне, происходящих во время финальной фазы зарядки. Анализ показал, что химическая реакция с участием атомов кислорода в структуре LiNiO₂ приводит к тому, что материал становится нестабильным и трескается.

С этим новым пониманием команда разработала теоретическое решение: укрепление катода LiNiO₂ путем введения положительно заряженного иона или катиона для формирования "столбов", которые делают материал прочнее и препятствуют его деградации.

Ученые создадут лабораторию для производства прототипов аккумуляторов. Затем они увеличат масштаб синтеза материалов и будут производить сотни батарей нового типа в неделю.