Новый катод LMR, минимизирующий падение напряжения в Li.

7 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Ингрид Фаделли, Tech Xplore

Литий-ионные батареи (LiB), перезаряжаемые батареи, которые накапливают энергию за счет обратимого восстановления ионов лития, остаются одной из наиболее широко используемых аккумуляторных технологий во всем мире. Эти батареи питают широкий спектр устройств: от смартфонов, наушников и компьютеров до интеллектуальных приборов и электромобилей.

Группа исследователей из Городского университета Гонконга, Северо-Западного университета и других институтов США пыталась разработать стратегии и решения, которые могли бы улучшить производительность LiB, продлить их срок службы и увеличить их энергетическую емкость. В недавней статье, опубликованной в журнале Nature Energy, команда представила новый катод, который может увеличить емкость LiB, преодолев хорошо документированное ограничение существующих катодов.

«Представьте себе мир, в котором батарея вашего телефона работает намного дольше, а электромобили могут двигаться дальше без подзарядки», — рассказал TechXplore профессор Ци Лю, один из исследователей, проводивших исследование. «Это мечта, над которой мы работаем. Путем улучшения LiB, источников питания современных электрических устройств и электромобилей. Наше недавнее исследование сосредоточено на конкретном типе материала, называемом слоистыми катодами с высоким содержанием лития и марганца (LMR), которые потенциал для хранения гораздо большего количества энергии, чем нынешние коммерческие катоды».

Известно, что слоистые катоды LMR подвержены явлению, известному как «спад напряжения», которое влечет за собой быстрый износ катодов и потерю напряжения в батарее. Эта важная и тщательно изученная проблема существенно ограничивает производительность LiB, ограничивая их общий потенциал в качестве аккумуляторного решения.

«Нас вдохновили проблемы, с которыми столкнулись исследователи во всем мире, пытавшиеся решить проблему падения напряжения», — объяснил профессор Лю. «Некоторые блестящие умы уже предлагали такие идеи, как покрытие катодного материала или введение новых элементов для стабилизации структуры. Но даже несмотря на эти усилия, проблема оставалась нерешенной».

В последнее время наблюдается всплеск интереса к классу материалов LMR, характеризующихся уникальной структурой с накоплением O2. Примечательно, что эти материалы демонстрируют более низкое затухание напряжения по сравнению с обычными LMR типа O3. Характерное расположение O2 также дает возможность точно настроить локальную структуру нестабильной сотовой решетки.

Черпая вдохновение из этих результатов, профессор Лю и его коллеги попытались сконструировать новые катоды LMR на основе O2. Основной целью исследователей было стабилизировать характерную сотовую структуру материалов LMR.