Аккумуляторы с функцией самовосстановления.
Китайские ученые разработали инновационный материал для катодов литий-ионных аккумуляторов, обещающий существенное улучшение характеристик современных устройств хранения энергии. Ключевая сложность в создании высокопроизводительных батарей заключается в одновременном достижении нескольких противоречивых качеств в одном материале. Электроды должны обладать высокой проводимостью для обеспечения свободного перемещения ионов лития, иметь пористую структуру для оптимальной диффузии ионов, и в то же время быть достаточно прочными для выдерживания механических нагрузок, возникающих при циклах заряда-разряда.
Привычные композитные материалы, состоящие из активного вещества, электролита и проводящей добавки, часто показывают снижение эффективности из-за присутствия электрохимически неактивных компонентов и проблем на границах между различными материалами. Это приводит к постепенной потере емкости аккумулятора в процессе работы.
Новый материал, предложенный китайскими исследователями, объединяет в себе необходимые свойства в рамках единой химической формулы. Он основан на хлорсодержащем соединении, модифицированном предварительным насыщением ионами лития. Выбор пал на хлорид железа (FeCl3) из-за его доступности и низкой стоимости. Эксперименты показали, что материал обладает высокой электропроводностью, способствует эффективной диффузии ионов лития и, что важно, демонстрирует способность к самовосстановлению. Это означает, что повреждения, возникающие в процессе зарядки и разрядки, частично устраняются, продлевая срок службы аккумулятора.
По словам исследователей, их подход упрощает конструкцию катода, исключая необходимость в нескольких компонентах.
«Традиционные композитные катоды, содержащие активный катодный материал, электролит и электропроводящую добавку, часто ограничены значительной долей электрохимически неактивных компонентов», — отмечают авторы исследования.
Использование нового материала позволяет минимизировать присутствие этих неактивных компонентов, повышая общую эффективность аккумулятора.
Дальнейшие исследования и испытания необходимы для оценки потенциала материала и определения его применимости в коммерческих устройствах.