Mokslininkai iš Hanyang universiteto Seule sukūrė naują būdą, kaip padidinti įvairiuose elektroniniuose prietaisuose ir transporto priemonėse naudojamų baterijų našumą ir ilgaamžiškumą. Jų technika yra nuplauti ir padengti akumuliatoriaus katodus specialiu tirpalu.
Baterijos yra būtinos norint maitinti daugelį šiuolaikinių prietaisų ir mašinų – nuo išmaniųjų telefonų ir nešiojamųjų kompiuterių iki elektromobilių ir robotų. Tačiau vienas iš pagrindinių iššūkių, su kuriais susiduria baterijų kūrėjai, yra baterijų elementų energijos tankio ir ilgaamžiškumo didinimas, ypač tų, kuriose kaip katodai naudojamos daug nikelio (Ni) turinčios medžiagos.
Didelio nikelio katodai turi daug privalumų, tokių kaip didelė talpa ir maža kaina. Tačiau jie turi ir reikšmingą trūkumą – polinkį į greitą degradaciją dėl didelio reaktyvumo sąveikai su aplinka. Tai veda prie nepageidaujamų ličio junginių susidarymo katodo paviršiuje ir žalingų šalutinių reakcijų su elektrolitu – skysčiu, pernešančiu elektros krūvį akumuliatoriaus viduje.
Norėdami įveikti šią problemą, mokslininkai sukūrė paprastą, bet veiksmingą sprendimą: katodus plauti vandeniu, kuriame yra ištirpusių kobalto (Co) jonų. Šis procesas pašalina ličio perteklių nuo katodo paviršiaus ir sukuria ploną, vienodą, daug kobalto sluoksnį, kuris veikia kaip apsauginis skydas. Šis sluoksnis apsaugo nuo tiesioginio katodo kontakto su elektrolitu, todėl sumažėja tolesnio degradacijos galimybė.
Mokslininkai taip pat pridėjo fluoro dangą prie išplauto katodo, kuris dar labiau padidino akumuliatoriaus stabilumą ir saugumą. Fluoro danga neleidžia suirti elektrolitų druskoms ir susidaryti dujų burbulams, dėl kurių akumuliatorius gali išsipūsti ir net sprogti.
Tyrėjai išbandė savo plovimo ir dengimo techniką ant kelių didelio nikelio turinčių katodų, žymiai pagerindami jų veikimą ir tarnavimo laiką. Apdoroti katodai išlaikė daugiau nei 90% savo pradinės talpos po 500 ciklų, palyginti su mažiau nei 80% neapdorotų. Jie taip pat parodė didesnį energijos tankį ir mažiau dujų susidarymo nei įprasti katodai.
Mokslininkai tikisi, kad jų technika atvers kelią efektyvesnių ir patikimesnių akumuliatorių kūrimui įvairioms reikmėms, ypač elektrinėms transporto priemonėms ir didelei elektronikai. Jie taip pat tikisi, kad jų rezultatai įkvėps kitus mokslininkus ieškoti naujų būdų, kaip pagerinti nikeliu praturtintų katodų stabilumą ir ilgaamžiškumą.
Taip pat skaitykite: