Учёные из Научно-технологического университета Пхоханю в Южной Корее выявили ранее неизвестный механизм деградации литий-ионных батарей в процессе их использования.
Об этом сообщает ProIT
Исследовательская группа, включая Сеунгюна Чона и доктора Гукхюна Ли, под руководством профессора Джихюна Хонга из Департамента инженерии аккумуляторов POSTECH, совместно с профессором Джонсуна Кимом из Университета Сунгкюнкван, обнаружила, что литий-ионные батареи, используемые в электромобилях, в основном оснащаются тройными никель-марганцево-кобальтовыми катодами с повышенным содержанием никеля и минимальным содержанием кобальта. Этот подход позволяет снизить затраты на производство аккумуляторов, однако высокий уровень никеля сокращает срок их службы.
Неизвестный цикл деградации
Снижение производительности литий-ионных батарей традиционно связывают с чрезмерным количеством циклов зарядки. Однако исследователи выявили новый цикл деградации, который происходит даже при стабильном напряжении.
Учёные выяснили, что длительное использование аккумулятора без подзарядки вызывает реакцию квази-превращения на поверхности катода. В процессе этой реакции кислород выходит с поверхности катода и реагирует с литием, образуя оксид лития, особенно когда уровень заряда приближается к 3,0 В. Оксид лития, в свою очередь, взаимодействует с электролитом, что приводит к его разложению и образованию газообразных побочных продуктов, способствующих потере энергоэффективности батареи.
Предложения учёных
Подобные реакции имеют более серьёзные последствия для катодов с высоким содержанием никеля. Исследователи выяснили, что в батареях, которые используются до полной разрядки, процессы деградации, включая набухания, более выражены.
Учёные предлагают простое, но эффективное решение: оптимизацию использования аккумулятора и предотвращение его полной разрядки. Проведённые эксперименты показали, что сильно разряженные аккумуляторы с высоким содержанием никеля (более 90%) теряли лишь 3,8% своей ёмкости после 250 циклов. В то же время батареи с контролируемым использованием сохраняли 73,4% своей ёмкости даже после 300 циклов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Energy Materials
