Срок службы литий-ионных батарей увеличен за счет нового катода

Несмотря на большие успехи в разработке экспериментальных батарей, старые добрые литий-ионные батареи продолжают оставаться лидером.

Однако есть еще много возможностей для их улучшения, и теперь исследователи определили новое катодное покрытие, которое может сделать их более безопасными и долговечными.

Как бы ни были распространены литий-ионные аккумуляторы, известно, что у них есть некоторые проблемы. Одна из таких проблем заключается в том, что катод в этих батареях может генерировать избыток кислорода, который вступает в реакцию с электролитом.

Это образует пленку на поверхности катода, которая уменьшает количество энергии, которое может быть передано между ними, в свою очередь снижая производительность всей батареи.

Чтобы противостоять этой проблеме, катоды в большинстве литий-ионных батарей имеют специальные покрытия, которые уменьшают такой эффект.

К сожалению, это замедляет ионы лития, проходящие внутрь и наружу, снижая эффективность. Кроме того, поскольку покрытие не охватывает всю поверхность, деградация все еще может произойти, когда батарея работает при более высокой температуре или напряжении.

Для нового исследования ученые из Аргоннской национальной лаборатории и Гонконгского университета науки и техники (HKUST) исследовали альтернативные покрытия, чтобы помочь батареям прослужить дольше.

Команда остановилась на проводящем полимере под названием PEDOT. Это вещество, как они обнаружили, защищало катод, в то же время позволяя ионам лития и электронам проходить через него.

И поскольку он наносится из газа, используя метод окислительного химического осаждения из паровой фазы, он покрывает каждую отдельную частицу катода. Это делает его гораздо более всеобъемлющим, чем обычные покрытия, которые являются только частичными.

Новое покрытие позволило повысить рабочее напряжение батареи до 4,6 В, по сравнению с 4,2 В на существующих литий-ионных батареях. Исследователи говорят, что это позволит снизить стоимость аккумуляторных батарей и продлить срок службы батарей устройств.

Результаты работы были опубликованы в двух статьях, представленных в Advanced Energy Materials и в Nature.