Найден еще один способ улучшения эффективности литиевых батарей

27 ноябрь, 2020 - 11:35

Отжиг электродных наночастиц улучшает производительность литиевых батарей

В статье для журнала Vacuum Science and Technology A, исследователи из Северо-Западного университета в Эванстоне (штат Иллинойс) изучили причины деградации катодных материалов с высокой плотностью энергии и обрисовали новую стратегию улучшения характеристик литий-ионных батарей (LIB).

Результаты их работы будут полезны для многих новых приложений LIB, и в частности для электромобилей и хранения возобновляемой (солнечной, ветровой) энергии на уровне сети.

«Большинство процессов деградации LIB протекают на поверхностях электродов, контактирующих с электролитом», — заявил автор статьи, Марк Херсам (Mark Hersam).

Исследователи показали, что с катодных наночастиц NCA (никель, кобальт, алюминий) необходимо сначала с помощью отжига удалить образовавшиеся в ходе их синтеза поверхностные гидроксидные и карбонатные примеси, и лишь затем приступать к формированию нужных наноструктур с атомарно-тонким графеновым покрытием.

Катоды, созданные из подготовленных таким образом частиц, продемонстрировали превосходные электрохимические свойства, включая низкий импеданс, высокую производительность, высокую объёмную энергию и плотность мощности, а также отличную циклическую стабильность. Графеновое покрытие действует как барьер между поверхностью электрода и электролитом, дополнительно продлевая срок службы элемента питания.

Эта методология разработана на примере богатых никелем катодах LIB, однако её можно обобщить на другие типы батарей, включая натрий-ионные и магний-ионные, в электродах которых используются наночастицы для увеличения площади активной поверхности.

«Наш подход также может улучшить рабочие характеристики анодов в LIB и других подобных технологий хранения энергии, — отметил Херсам. — В конечном счёте, чтобы достичь наилучшей возможной производительности батареи, необходимо оптимизировать как анод, так и катод».