В Технологическом институте Карлсруэ (Германия) исследователи проанализировали причины деградации катодов в литиево-ионных аккумуляторах повышенной емкости. Понимание этих процессов позволит направленно увеличивать энергоемкость батарей для электротранспорта.
В обычном режиме работы катод принимает или испускает ионы лития — при этом катодный материал разрушается: слоистый оксид на его поверхности быстро превращается в кристаллическую структуру с негативными электрохимическими свойствами, снижая работоспособность всего аккумулятора.
В настоящее время катоды в литиево-ионных аккумуляторах имеют многослойную структуру из оксидов с различными соотношениями никеля, марганца и кобальта. Но мощным аккумуляторам, которые применяются в автомобилестроении и других отраслях производства, требуются катоды с иной структурой. Они должны быть обогащены марганцем с избытком лития, это усиливает их способность аккумулировать энергию. Но такие катодные материалы подвержены быстрой деградации.
Проделав ряд экспериментов, немецкие исследователи обнаружили, что деградация происходит посредством скрытых реакций с образованием твердых литийсодержащих солей при обязательном участии кислорода. И теперь появилась возможность смоделировать обратные процессы — которые не приводят к деградации катода.
Полученная информация дает ученым уверенность, что в ближайшее время удастся максимально уменьшить деградацию катодов, а в перспективе — создать новый вид аккумуляторов, емкость которых будет на 30 % больше, чем у ныне существующих.
