Ёмкость литий-ионных батарей может быть увеличена на 30%

Применение обогащенных марганцем материалов с избытком лития вместо традиционных оксидов с различными соотношениями никеля, марганца и кобальта, значительно увеличивает способность катодного материала аккумулировать энергию на единицу объема/массы.

Однако, в ходе ввода и вывода ионов лития подобные высокоёмкие катоды быстро деградируют: оксидные слои трансформируются в кристаллическую структуру с неблагоприятными электрохимическими свойствами. Это сопровождается снижением напряжения зарядки и разрядки.

Команда из Технологического института в Карлсруэ (KiT) в статье для Nature Communications описала ранее неизвестный основной механизм такой деградации, понимание которого будет способствовать повышению в дальнейшем ёмкости литий-ионных батарей на 30%.

Базой для этой работы послужил Центр электрохимического хранения энергии (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe, CELEST).

«Основываясь на детальных исследованиях высокоэнергетичного катодного материала, мы обнаружили, что деградация происходит не напрямую, а опосредованно — через образование малозаметной литийсодержащей структуры каменной соли», — рассказал Вейбо Хуа (Weibo Hua), один из главных авторов исследования.

Эти выводы команды KIT являются важной вехой на пути к высокоэнергетическим литий-ионным батареям для электромобилей. Они позволяют опробовать новые подходы к минимизации деградации слоистых оксидов и приступить собственно к разработке коммерческих вариантов батарей нового типа.