«Убийца аккумуляторов» оказался простой страшилкой

Вредные для аккумуляторов молекулы кислорода, обнаруженные ранее в обогащенных литием катодах, на самом деле образуются под воздействием рентгеновского излучения, которое используется для их же поиска. Такой вывод сделали ученые из Сколтеха, Университета Монпелье и Коллеж де Франс по итогам исследования, результаты которого опубликованы в журнале Nature Materials. Полученные выводы облегчат коммерциализацию батарей нового поколения.

Накопители с катодами, обогащенными литием, способны запасать примерно на 30 % больше энергии, чем их аналоги с «обычными» литий-никель-марганец-кобальт- оксидными катодами (NMC). Однако препятствием на пути внедрения таких батарей является ухудшение характеристик по мере роста числа циклов заряда и разряда. Катодный материал в процессе эксплуатации претерпевает не до конца изученные изменения, которые вызывают постепенное падение напряжения и емкости.

Среди ученых есть консенсус, что проблема связана с окислительно-восстановительными процессами с участием кислорода. Однако, что конкретно связано с атомами кислорода, непонятно, и этот пробел в теории не позволяет работать над решением проблемы.

Одна из распространенных до последнего времени гипотез звучала так: за время срока службы аккумулятора атомы кислорода, изначально встроенные в кристаллическую решетку катода, постепенно высвобождаются и образуют в порах материала молекулы O2. Поскольку молекулярный кислород почти не проявляет электрохимической активности, его накопление ухудшает характеристики аккумулятора. В пользу этой гипотезы говорило обнаружение молекул O2 в обогащенных литием катодных материалах с помощью рентгеноспектрального анализа. Однако это ставило под сомнение использование каких бы то ни было технологий, поскольку образование молекулярного кислорода — необратимый процесс, на который сложно повлиять.

Ученым из Сколтеха, Университета Монпелье и Коллеж де Франс удалось развенчать эту гипотезу по итогам серии экспериментов, проведенных в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF). Авторы выяснили, что двухатомная молекула газообразного кислорода (O₂), которая ранее была обнаружена в катоде литий-ионного аккумулятора по спектру рентгеновского рассеяния (RIXS), образовывалась под воздействием самого рентгена.

«К счастью, после выхода нашей статьи можно сказать, что гипотеза о молекулярном кислороде в порах катодного материала остается в прошлом. Мы проанализировали данные, полученные в ходе масштабных экспериментов по рентгеновскому рассеянию, и показали, что запертые в структуре катода молекулы кислорода — те самые, которые считались причиной ухудшения характеристик, — в действительности с высокой вероятностью являются артефактом измерений. То есть они образовывались под воздействием самого́ рентгеновского излучения, с помощью которого их обнаружили», — цитирует Сколтех Дмитрия Аксенова, сотрудника Центра энергетических технологий.

Открытие значительно снижает неопределенность, которая долгое время существовала вокруг механизма окисления кислорода в катодах. Теперь область исследований по стабилизации катодного материала сужается до так называемого структурного кислорода — атомов, которые теряют электрон в процессе заряда аккумулятора. Справиться с этой задачей будет значительно легче, чем было бы с молекулярным кислородом в порах. Это делает коммерциализацию новых аккумуляторов более реалистичной.

Истории и карточки

1
Вывод КАБСов на Форуме!
форум
Обновление Форума!
Активность EL-комитета НОПСМ-1.mp4_snapshot_00.19.255
Активность EL-комитета НОПСМ
RC3d кейсы-1.mp4_snapshot_00.09.816
Вот как надо делать кабель красивым!

Рекомендуем прочесть

ЧЗЭО изготовил систему бесперебойного питания для металлургического комбината Вологодской области
«Челябинский завод электрооборудования» (ЧЗЭО) завершил производство партии энергооборудования для одного...
Проволочные лотки NESTA с толщиной проволоки 3,8 мм — обновленная конструкция для безопасного монтажа
IEK расширяет ассортимент прямых секций проволочных лотков NESTA. Новинки с толщиной проволоки 3,8 мм...
На базе ЧЗЭО провели экзамен для будущих стропальщиков
На площадке ООО «Челябинский завод электрооборудования» 19 июня прошла практическая часть экзамена по...

Журнал

Читайте и скачивайте архив журнала ElektroPortal, где мы рассказываем о главных новостях и событиях рынка и интересно пишем об электротоварах

Радио Kabel.FM

Слушайте первое кабельное радио Kabel.FM на ЭлектроПортал.Ру

album-art

Прямая трансляция Kabel.FM
00:00

Не работает эфир? Переходи на резервный!