Найден способ увеличения емкости литий-ионных аккумуляторов на 25%
Емкость одна из ключевых характеристик аккумулятора, но простое наращивание размера ячеек приводит к увеличению габаритов и веса элементов питания. В качестве альтернативы группа американских исследователей использовала новый тип катода - и сообщила, что такой метод позволил значительно улучшить показатели АКБ без кардинального пересмотра технологии их производства.
В основе новой технологии - увеличение процентного содержания никеля в катоде батареи. Этот материал позволяет повысить плотность хранения энергии, заодно снижая общую токсичность батареи по сравнению с кобальтом. Однако до надававшего времени инженерам не удавалось обеспечить стабильность этой составляющей аккумулятора. Наконец, ученые из Тихоокеанской Северо-западной Национальной Лаборатории в США приблизились к решению поставленной задачи.
Монокристалл с высоким содержанием никеля
После целого ряда экспериментов исследователям удалось создать монокристаллический катод с высоким содержанием никеля, разработав процесс выращивания высокоэффективных кристаллов из расплавов солей хлорида натрия и поваренной соли при высокой температуре. Как выяснилось, разрушение катода после многократного повторения цикла заряда неизбежно, однако существует способ сделать его как можно более долговечным.
Разработчики определили, что при напряжении около 4,2 В разрушения минимальны, оставаясь в допустимых пределах на уровне уже существующих литий-ионных аккумуляторов для автомобилей. Еще одним способом сохранения катода может быть создание монокристаллов размером меньше 3,5 микрон. Это не только замедляет разрушение, но и позволяет катоду оставаться стабильным при более высоких напряжениях.
В настоящее время команда исследователей находится в поисках других способов стабилизации никелевого катода. По предварительным оценкам, это позволит увеличить емкость батарей на 25% без наращивания размеров и массы элемента питания.
