Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Прорывное открытие: Ученые открыли ключ к повышению стабильности и долговечности литий-ионных аккумуляторов
06.10.2023

Прорывное открытие: Ученые открыли ключ к повышению стабильности и долговечности литий-ионных аккумуляторов

Оценка: 0.0    707 0 Наука и Технологии
12:00

В ходе новаторского исследования ученые совершили значительный прорыв в понимании и преодолении проблем, связанных с катодными материалами с высоким содержанием никеля, используемыми в литий-ионных аккумуляторах.

Эти материалы обладают потенциалом для достижения высоких напряжений и емкостей, однако их применение в реальных условиях было ограничено из-за структурных проблем и кислородного голодания. Однако теперь исследователи выявили решающую роль образования "кислородных дыр" в деградации катодов LiNiO2, что ускоряет выделение кислорода и приводит к дальнейшей деградации катодного материала.

В исследовании, проведенном группой ученых из Бирмингемского и Кембриджского университетов, для изучения поведения LiNiO2-катодов в процессе зарядки использовались самые современные вычислительные методы на региональных суперкомпьютерах Великобритании. Исследователи обнаружили, что в то время как заряд ионов никеля остается относительно неизменным и составляет около +2, заряд кислорода изменяется от -1,5 до примерно -1. Этот вывод опровергает традиционную модель, согласно которой кислород остается на уровне -2 в течение всего времени зарядки.

Соавтор работы профессор Эндрю Дж. Моррис поясняет: "Эти изменения показывают, что кислород не очень стабилен, и мы нашли путь, по которому он может покинуть богатый никелем катод". Исследователи сравнили свои расчеты с экспериментальными данными и обнаружили, что их результаты хорошо согласуются с наблюдениями. Они предложили механизм потери кислорода в ходе этого процесса, который заключается в объединении кислородных радикалов с образованием пероксид-иона, который затем превращается в газообразный кислород, оставляя вакансии в материале. При этом выделяется энергия и образуется синглетный кислород - высокореакционная форма кислорода.

Последствия этого открытия весьма значительны. Добавление легирующих элементов, снижающих окислительно-восстановительные процессы кислорода и способствующих окислительно-восстановительным процессам переходных металлов, особенно на поверхности, позволит повысить стабильность и долговечность литий-ионных батарей такого типа. Это открытие открывает путь к созданию более эффективных и надежных систем хранения энергии.

Доктор Анналена Жанрейт-Шривер, первый автор работы, подчеркивает потенциальное влияние этого исследования: "Потенциально, добавляя легирующие вещества, которые снижают окислительно-восстановительные процессы кислорода и одновременно способствуют окислению переходных металлов, особенно на поверхности, уменьшая генерацию синглетного кислорода, мы можем повысить стабильность и долговечность литий-ионных батарей такого типа".

Литий-ионные аккумуляторы широко применяются в различных областях благодаря высокой плотности энергии и возможности перезарядки. Однако стабильность катодных материалов остается постоянной проблемой, влияющей на общую производительность и срок службы таких батарей. Прорывное открытие позволяет решить эти проблемы и раскрыть весь потенциал литий-ионных батарей.


 


Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 0

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Найден загадочный фактор, подавляющий рост Вселенной
Всё подчиняется Единому Ритму и развивается и если люди чего-то не могут понять, то это результат от (от Проводник)
Ученые раскрыли секрет эволюции самого странного млекопитающего Австралии
А если там параллельно всё шло, с исследованиями с орбиты, к примеру, Марса, изменения планировались (от Gr70)
Найден загадочный фактор, подавляющий рост Вселенной
Для людей - да, всегда. А большой взрыв запустил программу развёртки очередного цикла развития, кото (от Gr70)
Найден загадочный фактор, подавляющий рост Вселенной
Вселенная не образовывалась, она была всегда. (от topzz)
Труд обезьян помог ученым лучше понять эволюцию древних предков человека
Это у кого "предки" действительно от обезьян. Канон Подобия. От "газеты" что-либ (от Проводник)
Этот сайт использует файлы cookies для более комфортной работы пользователя. Продолжая просмотр страниц сайта, вы соглашаетесь с Политикой использования файлов cookies.