Создан электрод для нового поколения литий-ионных аккумуляторов

Ученые придумали, как сделать монокристаллический катод, обогащенный никелем, более прочным и эффективным. Открытие поможет увеличить емкость литий-ионных аккумуляторов.

Исследователи по всему миру работают над созданием батарей, которые могут хранить больше энергии, служат дольше и дешевле в производстве. Совершенствование литий-ионных аккумуляторов позволит, например, повысить дальность хода электромобилей и увеличить распространение электротранспорта.

Одно из направлений исследований направлено на увеличение емкости аккумуляторов за счет повышения концентрации никеля в катодных материалах. Никель считается перспективным материалом из-за своей относительно низкой стоимости, широкой доступности и низкой токсичности по сравнению с другими используемыми в батареях металлами, такими как кобальт. Однако увеличение содержания никеля в катоде уменьшает его стабильность.

Сегодня наиболее распространенным среди никелевых катодов является материал, состоящий из множества небольших кристаллов. Но эти кристаллики очень часто разрушаются при повторном заряде батареи. Теперь исследователи нашли способ обойти эту проблему: они создали монокристаллический никелевый катод. Исследователи смогли вырастить высокоупорядоченный кристалл с высоким содержанием никеля из расплава поваренной соли — хлорида натрия.

Ранее ученые уже создавали монокристаллические катоды, богатые никелем. Однако такие материалы были нестабильны из-за скольжения кристаллических плоскостей, что приводило к микротрещинам, разрушающим кристалл. Авторы новой работы выяснили, что при определенных условиях такое скольжение можно сделать частично обратимым и предложили методы, с помощью которых можно избежать разрушения катода.