Китайские учёные разработали катод с функцией самовосстановления для батарей

Китайские исследователи представили инновационный материал для катодов литий-ионных аккумуляторов, способный заметно повысить эффективность современных энергетических накопителей. Задача создания высокоэффективных батарей заключается в необходимости совмещения в одном материале множества противоречивых характеристик. Электроды должны быть отличными проводниками, обеспечивая свободное перемещение ионов лития между ними, иметь открытую структуру для облегчения диффузии ионов и, при этом, должны быть достаточно прочными, чтобы противостоять механическим напряжениям, возникающим при циклических процессах зарядки и разрядки.

Обычные композитные материалы, содержащие несколько компонентов (таких как активное вещество, электролит и электропроводная добавка), зачастую теряют эффективность из-за присутствия электрохимически неактивных элементов и проблем на стыках между различными материалами. Это приводит к тому, что ёмкость батарей со временем снижается.

Источник: Just_Super

Предложенный китайскими учёными материал, напротив, объединяет все необходимые качества в одной химической формуле. В его основе лежит хлорсодержащее соединение, предварительно насыщенное ионами лития. Выбор пал на хлорид железа (FeCl3) из-за его доступности и невысокой цены. Эксперименты подтвердили, что данный материал обладает высокой электропроводностью, способствует эффективной диффузии ионов лития и, что особенно важно, обладает способностью к самовосстановлению. Это означает, что повреждения, возникающие в материале во время циклических процессов зарядки и разрядки, могут частично самоисцеляться, что значительно увеличивает срок службы батарей.

Учёные подчёркивают, что их метод значительно упрощает конструкцию катода, исключая необходимость в нескольких компонентах. «Обычные композитные катоды, как правило, содержат активный материал катода, электролит и проводящую добавку, что часто ограничивается большим объёмом электрохимически неактивных элементов», — указывается в статье исследовательской группы. Применение нового материала позволяет устранить большинство таких неактивных компонентов, тем самым повышая общую эффективность аккумулятора.

Будущие исследования и испытания помогут оценить потенциал этого материала и определить его пригодность для использования в коммерческих устройствах.

Источник: iXBT