Ученые сделали аккумуляторы практически "неубиваемыми": все дело в улучшении катодов

Повысить плотность энергии и обеспечить долговечность аккумуляторных элементов помогли ионы кобальта. Команда исследователей из Университета Ханьян (Южная Корея) разработала новый способ повышения производительности и долговечности аккумуляторов. О своем методе ученые рассказали в научной статье, опубликованной в Nature Energy.

Как известно, в качестве катодов применяются слоистые материалы с высоким содержанием никеля, обладающие высокой емкостью и имеющие низкую стоимость. Тем не менее, у них есть серьезный недостаток: они быстро разлагаются, что приводит к образованию нежелательных соединений лития на поверхности катода и вредным побочным реакциям с электролитом — жидкостью, которая переносит электрический заряд внутри батареи. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали простое, но эффективное решение: промывку катодов водой, содержащей растворенные ионы кобальта.

В итоге, удаляются излишки лития с поверхности катода и создает тонкий однородный слой, богатый кобальтом, действующим как защитный экран. Слой кобальта также предотвращает прямой контакт катода с электролитом, тем самым снижая вероятность дальнейшей деградации. А еще ученые добавили фтористое покрытие поверх катода, чтобы повысить стабильность и безопасность аккумуляторного элемента.

Фторсодержащее покрытие предотвращает распад солей электролита и образование пузырьков газа, которые могут привести ко взрыву батареи. Исследователи протестировали свою технику промывки и нанесения покрытия на нескольких катодах с высоким содержанием никеля, и увидели, что их срок службы увеличился. Обработанные катоды сохраняли более 90% своей первоначальной емкости после 500 циклов зарядки-разрядки батареи, тогда как необработанные катоды имели показатель емкости