Вчені з Науково-технологічного університету Пхоханю у Південній Кореї виявили раніше невідомий механізм деградації літій-іонних батарей під час їх використання.
Про це розповідає ProIT
Дослідницька група, включаючи Сеунгюна Чона та доктора Гукхюна Ліма, під керівництвом професора Джихюна Хонга з Департаменту інженерії акумуляторів POSTECH, спільно з професором Джонсуна Кімом з Університету Сунгкюнкван, виявила, що літій-іонні батареї, які використовуються в електромобілях, в основному оснащуються потрійними нікель-марганцево-кобальтовими катодами з підвищеним вмістом нікелю та мінімальним вмістом кобальту. Цей підхід дозволяє зменшити витрати на виробництво акумуляторів, але високий вміст нікелю скорочує термін їх служби.
Невідомий цикл деградації
Зниження продуктивності літій-іонних батарей традиційно пов’язують із надмірною кількістю циклів заряджання. Проте дослідники виявили новий цикл деградації, що відбувається навіть при стабільній напрузі.
Науковці з’ясували, що тривале використання акумулятора без підзарядки спричиняє реакцію квазіперетворення на поверхні катода. В процесі цієї реакції кисень виходить з поверхні катода та реагує з літієм, утворюючи оксид літію, особливо коли рівень заряду наближається до 3,0 В. Оксид літію, у свою чергу, взаємодіє з електролітом, що призводить до його розкладання і утворення газоподібних побічних продуктів, які сприяють втраті енергоефективності батареї.
Пропозиції науковців
Подібні реакції мають більш серйозні наслідки для катодів з високим вмістом нікелю. Дослідники з’ясували, що в батареях, які використовуються до повної розрядки, процеси деградації, включно з набряками, є більш виразними.
Науковці пропонують просте, але ефективне рішення: оптимізацію використання акумулятора та запобігання його повному розряду. Проведені експерименти показали, що сильно розряджені акумулятори з високим вмістом нікелю (понад 90%) втрачали лише 3,8% своєї ємності після 250 циклів. У той же час батареї з контрольованим використанням зберігали 73,4% своєї ємності навіть після 300 циклів.
Результати дослідження опубліковані у журналі Advanced Energy Materials