Oamenii de știință de la Universitatea Hanyang din Seul au dezvoltat o nouă modalitate de a crește performanța și durabilitatea bateriilor utilizate în diferite dispozitive și vehicule electronice. Tehnica lor constă în spălarea și acoperirea catozilor bateriei cu o soluție specială.
Bateriile sunt necesare pentru a alimenta multe gadget-uri și mașini moderne, de la smartphone-uri și laptopuri până la mașini electrice și roboți. Cu toate acestea, una dintre principalele provocări cu care se confruntă dezvoltatorii de baterii este creșterea densității energetice și a durabilității celulelor bateriilor, în special a celor care folosesc materiale cu conținut ridicat de nichel (Ni) ca catozi.
Catozii înalți de nichel au multe avantaje, cum ar fi capacitatea mare și costul scăzut. Cu toate acestea, au și un dezavantaj semnificativ - o tendință de degradare rapidă datorită reactivității lor ridicate la interacțiunea cu mediul. Acest lucru duce la formarea de compuși de litiu nedoriți pe suprafața catodului și la reacții secundare dăunătoare cu electrolitul - lichidul care transportă sarcina electrică în interiorul bateriei.
Pentru a depăși această problemă, oamenii de știință au dezvoltat o soluție simplă, dar eficientă: spălarea catozilor cu apă care conține ioni de cobalt (Co) dizolvați. Acest proces elimină excesul de litiu de pe suprafața catodului și creează un strat subțire, uniform, bogat în cobalt, care acționează ca un scut protector. Acest strat previne contactul direct al catodului cu electrolitul, reducând astfel posibilitatea degradării ulterioare.
Oamenii de știință au adăugat, de asemenea, un strat de fluor la catodul spălat, care a crescut și mai mult stabilitatea și siguranța bateriei. Învelișul cu fluor împiedică descompunerea sărurilor electroliților și formarea de bule de gaz, care pot cauza umflarea bateriei și chiar explozia.
Cercetătorii și-au testat tehnica de spălare și acoperire pe mai mulți catozi cu conținut ridicat de nichel, îmbunătățindu-le semnificativ performanța și durata de viață. Catozii tratați au păstrat mai mult de 90% din capacitatea lor inițială după 500 de cicluri, comparativ cu mai puțin de 80% pentru cei netratați. De asemenea, au arătat o densitate de energie mai mare și o formare mai mică de gaz decât catozii convenționali.
Oamenii de știință speră că tehnica lor va deschide calea pentru dezvoltarea de baterii mai eficiente și mai fiabile pentru diverse aplicații, în special pentru vehicule electrice și electronice mari. De asemenea, se așteaptă ca rezultatele lor să inspire alți oameni de știință să găsească noi modalități de a îmbunătăți stabilitatea și durabilitatea catozilor îmbogățiți cu nichel.
Citeste si: