Ученые выяснили, как продлить жизнь литий-ионных аккумуляторов с помощью нагрева катода

Исследователи из США разработали перспективную методику, позволяющую существенно увеличить долговечность литий-ионных накопителей энергии. Примечательно, что решение не требует использования дорогостоящих компонентов или радикального переоснащения производственных линий.

Специалисты из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета установили, что стабильность работы аккумулятора напрямую зависит от температурных условий, применяемых при создании катода. Корректировка термических циклов позволяет значительно замедлить деградацию элементов питания даже после интенсивной эксплуатации.

В центре внимания оказались никельсодержащие катоды, широко применяемые в электромобилях и высокотехнологичных устройствах. Основной проблемой таких материалов является постепенное образование микротрещин, ведущее к разрушению кристаллической структуры и неизбежной потере ёмкости.

В ходе экспериментов учёные оптимизировали процесс спекания: вместо стандартного подхода они применили ступенчатый нагрев — постепенный разогрев с последующим быстрым выходом на пиковую температуру. Это позволило добиться более гомогенной внутренней структуры и минимизировать количество дефектов на молекулярном уровне.

Эффективность метода впечатляет: после 500 циклов заряда-разряда аккумуляторы сохранили около 93% исходной ёмкости. Такой показатель соответствует характеристикам лучших современных решений, при этом исключается усложнение конструкции или увеличение себестоимости продукции.

Детальный анализ с применением рентгеновской спектроскопии показал, что плавный старт нагрева предотвращает формирование пор внутри частиц материала, а последующий резкий нагрев способствует равномерному распределению соединений лития.

По мнению авторов разработки, внедрение этой технологии возможно не только в производстве потребительской электроники, но и в сегментах электротранспорта, серверного оборудования и промышленных систем накопления энергии. Ключевым достоинством метода является его технологическая адаптивность, позволяющая интегрировать его в текущие заводские процессы без необходимости перехода на принципиально новые типы батарей.

Источник: iXBT