Исследователи из UNIST (Ульсанский национальный институт науки и технологий) представили инновационную конструкцию электрода для перспективных литий-обогащенных аккумуляторов. Технология может предотвратить взрывы и значительно увеличить дальность пробега электромобилей.
Новый катодный материал, так называемый «квази-литий», теоретически способен накапливать на 30–70% больше энергии, чем современные аналоги. Это позволит электромобилям проезжать до тысячи километров на одном заряде. Однако при зарядке высоким напряжением (свыше 4.5V) кислород, содержащийся в материале, может окисляться и высвобождаться в виде газа, что создает угрозу взрыва.
Команда профессора Хён-Ука Ли обнаружила, что кислород окисляется при напряжении около 4.25V, вызывая частичную деформацию структуры и выделение газа. Решением проблемы стала замена части переходных металлов квази-литии элементами с меньшей электроотрицательностью.
Замена металлов приводит к перераспределению электронной плотности, предотвращая окисление кислорода. Это не только исключает риск взрыва, но и повышает зарядное напряжение, что, в свою очередь, увеличивает плотность энергии аккумулятора. Экспериментальные исследования, включая рентгеновский анализ, подтвердили эффективность замены переходных металлов в подавлении выделения кислорода. Теоретические расчеты методом функционала плотности (DFT) подтвердили перераспределение заряда.
Технология, утверждают исследователи, может стать основой для создания безопасных и долговечных аккумуляторов нового поколения с повышенной плотностью энергии, сообщает Tech Explore.
