Vedci z Hanyang University v Soule vyvinuli nový spôsob, ako zvýšiť výkon a odolnosť batérií používaných v rôznych elektronických zariadeniach a vozidlách. Ich technika spočíva v umývaní a natieraní katód batérií špeciálnym roztokom.
Batérie sú potrebné na napájanie mnohých moderných zariadení a strojov, od smartfónov a notebookov až po elektrické autá a roboty. Jednou z hlavných výziev, ktorým čelia vývojári batérií, je zvýšenie hustoty energie a odolnosti batériových článkov, najmä tých, ktoré ako katódy používajú materiály s vysokým obsahom niklu (Ni).
Katódy s vysokým obsahom niklu majú mnoho výhod, ako je vysoká kapacita a nízke náklady. Majú však aj podstatnú nevýhodu – sklon k rýchlej degradácii v dôsledku ich vysokej reaktivity na interakciu s prostredím. To vedie k tvorbe nežiaducich zlúčenín lítia na povrchu katódy a škodlivým vedľajším reakciám s elektrolytom - kvapalinou, ktorá prenáša elektrický náboj vo vnútri batérie.
Na prekonanie tohto problému vedci vyvinuli jednoduché, ale účinné riešenie: umývanie katód vodou, ktorá obsahuje rozpustené ióny kobaltu (Co). Tento proces odstraňuje prebytočné lítium z povrchu katódy a vytvára tenkú, rovnomernú vrstvu bohatú na kobalt, ktorá pôsobí ako ochranný štít. Táto vrstva zabraňuje priamemu kontaktu katódy s elektrolytom, čím sa znižuje možnosť ďalšej degradácie.
Na umytú katódu vedci pridali aj fluoridový povlak, ktorý ešte zvýšil stabilitu a bezpečnosť batérie. Fluoridový povlak zabraňuje rozkladu solí elektrolytu a tvorbe plynových bublín, ktoré môžu spôsobiť nafúknutie batérie a dokonca jej explóziu.
Výskumníci testovali svoju techniku umývania a poťahovania na niekoľkých katódach s vysokým obsahom niklu, čím sa výrazne zlepšil ich výkon a životnosť. Ošetrené katódy si po 90 cykloch zachovali viac ako 500 % svojej pôvodnej kapacity v porovnaní s menej ako 80 % v prípade neošetrených katód. Vykazovali tiež vyššiu hustotu energie a menšiu tvorbu plynu ako bežné katódy.
Vedci dúfajú, že ich technika pripraví pôdu pre vývoj efektívnejších a spoľahlivejších batérií pre rôzne aplikácie, najmä pre elektromobily a veľkú elektroniku. Očakávajú tiež, že ich výsledky budú inšpirovať ďalších vedcov, aby našli nové spôsoby, ako zlepšiť stabilitu a odolnosť niklom obohatených katód.
Prečítajte si tiež: