Учёные снова придумали, как повысить срок эксплуатации литиево-ионных батарей

Как-то так складывается, что бесконечно можно следить не только за пламенем костра и струящейся водой, но также за исследованиями в области совершенствования литиево-ионных аккумуляторов. Среди бесчисленных путей улучшения литийсодержащих батарей каждый из учёных находит свой путь. Даже если ни одна из этих тропинок не превратится в широкое шоссе, все вместе они, так или иначе, приведут к лучшим и ёмким аккумуляторам.

Свой вариант усовершенствовать литиево-ионные аккумуляторы предложила группа исследователей из Аргоннской национальной лаборатории (США) и Гонконгского университета науки и технологии (HKUST). Учёные сделали акцент на повышении качества и надёжности катода батарей. И у них это получилось.

Катоды литиевосодержащих аккумуляторов в процессе работы и особенно в критических режимах эксплуатации при повышенной температуре или с повышением напряжения выделяют избыток кислорода. Кислород вступает в реакцию с электролитом и образует на поверхности катода оксидную плёнку, которая ухудшает характеристики аккумуляторов ― снижает проницаемость ионов лития и электронов, что уменьшает энергетическую ёмкость батареи.

При производстве литиево-ионных аккумуляторов учитывается неприятная особенность взаимодействия катодов и электролита, что заставляет производителей покрывать катоды различными защитными плёнками. К сожалению, это всё же замедляет перемещение ионов лития, снижая эффективность батарей. Кроме того, поскольку покрытие не закрывает всю поверхность катодов, деградация всё еще может происходить, что особенно ярко выражено в режимах экстремальной эксплуатации.

В ходе экспериментов исследователи подобрали перспективное полимерное покрытие для катодов в виде проводящего полимера PEDOT. Полимер осаждается на катоды из паровой фазы и максимально полно покрывает его поверхность. Но главное, что покрытие PEDOT не препятствует движению ионов, что означает сохранение емкостных и энергетических параметров аккумуляторов. Более того, напряжение работы батарей удалось повысить с 4,2 В до 4,6 В без следов деградации в процессе длительной эксплуатации аккумуляторов.

Новый техпроцесс обещает сделать производство литиево-ионных аккумуляторов проще и дешевле, также обеспечит им более длительное время эксплуатации, что можно только приветствовать.