Оптимизация катода на атомном уровне улучшит ёмкость батарей

Стабильность электролита определяет, сколько циклов зарядки и разрядки может выдержать аккумулятор, прежде чем начнет терять мощность. Из-за этого ученые стремятся найти наиболее стабильные материалы для электролитов.

«Но стабильность электролита не будет иметь значения, если соединение между ним и электродами не может быть эффективно оценено, — заявил научный сотрудник Университета Иллинойса (U. of I.) Бениамин Захири (Beniamin Zahiri). — Разработчики упускают из виду важность того, что происходит на очень тонкой границе раздела между электролитом и электродом».

Новое исследование, проведенное совместно Университетом Иллинойса в Урбана-Шампейн и корпорацией Xerion Advanced Battery, продемонстрировало, как контроль над атомным выравниванием твердых материалов может улучшить поверхность раздела катод/электролит и стабильность в твердотельных батареях. Результаты опубликованы в журнале Nature Materials.

В университетской лаборатории сводная команда инженеров сконструировала электроды со специфическим расположением атомов, выявив корреляцию между рабочими характеристиками батареи и атомной конфигурацией интерфейса как в литиевых, так и в натриевых твердотельных элементах. Также было показано, что минимизация площади поверхности раздела и управление атомным выравниванием электродов является ключом к пониманию природы нестабильности интерфейса и к повышению производительности ячейки батарей.

Директор по исследованиям и разработкам Xerion Advanced Battery Джон Кук (John Cook) сказал: «До сих пор мы в основном только гадали, какая структура поверхности раздела электрод/твердый электролит дает наилучшую производительность, но теперь мы можем проверить это и найти наилучшее сочетание материалов и ориентации атомов».

Такой уровень контроля, по словам исследователей, даёт им информацию, необходимую для осуществления атомных симуляций, которые, в свою очередь, сделают возможным создание еще более качественных материалов для электролитов.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365