Плоские дефекты – автобаны для транспорта ионов лития в батареях

Дефекты в материалах, такие как плоские дефекты (twin boundaries), возникают естественным образом и до сих пор ученые занимались их устранением.

В работе двух сотрудников Мичиганского технологического университета, представленной в журнале Nano Letters, эти небольшие симметричные дефекты рассматриваются как возможность улучшить функционирование литий-ионных батарей.

«Изучая наноструктуру существующих батарейных материалов, мы заметили, что некоторые присутствующие в них дефекты, такие как twin boundaries, могут служить каналами, способствующими транспорту ионов лития», – сообщил ведущий исследователь, доцент нанотехнологий, Реза Шахбазян-Яссар (Reza Shahbazian-Yassar), сравнивая их со скоростными магистралями, пронизывающими центр города в часы пик.

Чем легче ионам перемещаться между анодом и катодом, тем лучше работает батарея, а любая помеха на этом пути уменьшает количество энергии, получаемой от нее.

Команда из Мичигана исследовала плоские дефекты в оксидах олова, но сделанные выводы, по их мнению, справедливы и для многих других материалов, используемых в батареях.

Ученым предстоит найти оптимальный баланс между механической целостностью материала и количеством парных структур дефектов – это станет целью их дальнейших исследований, которые будут положены в основу новых методов совершенствования литий-ионных батарей.