Южнокорейци откриха техника за значително удължаване живота на батериите за електромобили

Учени от Южна Корея откриха важен конструктивен принцип, който е в състояние да помогне на бъдещите батерии за електромобили да издържат значително по-дълго и да работят по-безопасно, съобщи Knowridge

Проучването е насочено към батериите с твърдо тяло – технология от следващо поколение, която мнозина определят като бъдещ заместител на сегашните литиево-йонни батерии.

То е ръководено от екип учени начело с Те Джу Парк от университета „Ханян“.

За разлика от конвенционалните литиево-йонни батерии, които използват течни електролити, твърдотелните батерии разчитат на твърди материи за придвижването на литиевите йони между електродите. Този дизайн може значително да подобри безопасността, тъй като твърдите електролити са много по-малко склонни към запалване.

Освен това твърдотелните батерии имат възможността да съхраняват повече енергия, което би позволило на електромобилите да изминават по-големи разстояния с едно зареждане.

Разработването на технологията обаче се забавя от сериозен проблем. Твърдият електролит може да реагира химически с катода в батерията. С времето тези реакции увреждат батерията и съкращават живота ѝ. За да преодолеят недостатъка, учените експериментират с изключително тънки защитни покрития върху повърхността на катода. 

Те действат като бариера, която предотвратява директния контакт между катода и електролита, като същевременно позволява на литиевите йони да преминават свободно.

Предишни изследвания показват, че покритията трябва да бъдат по-тънки от 5 нанометра, за да функционират ефективно. Един нанометър представлява една милиардна част от метъра. До момента обаче изследователите не знаеха каква е минималната дебелина, необходима за надеждна защита на батерията.

Южнокорейският екип решава да проучи подробно именно този въпрос. Изследователите използват защитен материал, наречен литиев ниобиев оксид, който нанасят върху широко използван катоден материал. Чрез високопрецизен производствен подход, наречен атомно-слойно отлагане, те създават покрития с дебелина 1,0, 2,5 и 5,0 нанометра.

Резултатите разкриват ясен компромис между производителността на батерията и дългосрочната ѝ издръжливост. Най-тънкото покритие – с дебелина 1 нанометър – осигурява най-висок стартов капацитет на батерията. С други думи, то позволява батерията да съхранява и отдава малко повече енергия в началото.

По-дебелите покрития обаче се представят значително по-добре в дългосрочен план. Батериите с покрития от 2,5 и 5 нанометра издържат с около 28% повече в сравнение с тези с покритие от 1 нанометър.