Найдена возможность вдвое увеличить срок службы литий-ионных батарей

Фото из открытых источников

Литий-ионные аккумуляторы обладают достойной производительностью, поскольку функционируют на основе окислительно-восстановительной реакции (ОВР). Но этот процесс имеет и некоторые недостатки. Международная группа учёных нашла способ решить эту проблему.

ОВР называют вид взаимодействия, в котором кислород используют для переноса электронов на катод аккумулятора. Он позволяет увеличить ёмкость аккумулятора на 30%. Но порой во время зарядки случаются необратимые реакции, оказывающие влияние на напряжение батареи.

Повышенная плотность энергии иногда приводит к асимметричному искажению решетки, следствием которой становится старение батареи. Вероятной причиной специалисты считают тепловое расширение материалов, что используются в батарее.

Итогом становится снижение производительности и срока службы аккумулятора. Литий-ионные аккумуляторы остаются востребованными накопителями энергии, и увеличение их жизненного цикла привлекательно для исследований и инвестиций.

Тепловое расширение в природе распространено довольно широко. Оно нередко провоцирует структурный беспорядок или потерю точности, что снижает производительность материала. Ученым из Академии наук Китая и Университета Чикаго в ходе нового исследования удалось отыскать в богатых литием оксидных катодных материалах отрицательное тепловое расширение. Это проявляется в том, что при нагреве до 150–250 °C они сжимаются, а не расширяются.

Исследователями была выявлена корреляция между активностью ОВР и коэффициентами отрицательного теплового расширения. Командой на базе этих знаний удалось изготовить катод с нулевым тепловым расширением, первый в мире. Он способен активно противодействовать тепловому расширению, то есть, будет стабильным и долговечным, рассказывает EurekAlert.

Тесты продемонстрировали, что воздействие импульсов напряжения в 4В привело к обновлению структуры решетки и восстановлению напряжения почти до 100%. Авторы идеи уверены, что открытие поможет вдвое увеличить срок службы батарей.