Учени от университета Ханянг в Сеул разработиха нов начин за увеличаване на производителността и издръжливостта на батериите, използвани в различни електронни устройства и превозни средства. Техниката им се състои в измиване и покриване на катодите на батерията със специален разтвор.
Батериите са необходими за захранване на много съвременни джаджи и машини, от смартфони и лаптопи до електрически автомобили и роботи. Въпреки това, едно от основните предизвикателства пред разработчиците на батерии е увеличаването на енергийната плътност и издръжливостта на батерийните клетки, особено тези, които използват материали с високо съдържание на никел (Ni) като катоди.
Катодите с високо съдържание на никел имат много предимства като висок капацитет и ниска цена. Те обаче имат и съществен недостатък - склонност към бързо разграждане поради високата им реактивност при взаимодействие с околната среда. Това води до образуване на нежелани литиеви съединения на повърхността на катода и вредни странични реакции с електролита - течността, която пренася електрическия заряд вътре в батерията.
За да преодолеят този проблем, учените са разработили просто, но ефективно решение: измиване на катодите с вода, която съдържа разтворени кобалтови (Co) йони. Този процес премахва 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 възможността за по-нататъшно разграждане.
Учените добавиха и флуорно покритие към измития катод, което допълнително увеличи стабилността и безопасността на батерията. Флуоридното покритие предотвратява разграждането на електролитните соли и образуването на газови мехурчета, което може да доведе до подуване и дори експлозия на батерията.
Изследователите тестваха своята техника за измиване и нанасяне на покритие върху няколко катода с високо съдържание на никел, като значително подобриха тяхната производителност и живот. Третираните катоди запазват повече от 90% от първоначалния си капацитет след 500 цикъла, в сравнение с по-малко от 80% за необработените. Те също така показаха по-висока енергийна плътност и по-малко образуване на газ в сравнение с конвенционалните катоди.
Учените се надяват, че тяхната техника ще проправи пътя за разработването на по-ефективни и надеждни батерии за различни приложения, особено за електрически превозни средства и голяма електроника. Те също така очакват техните резултати да вдъхновят други учени да намерят нови начини за подобряване на стабилността и издръжливостта на обогатените с никел катоди.
Прочетете също: