Znanstvenici sa Sveučilišta Hanyang u Seulu razvili su novi način povećanja performansi i trajnosti baterija koje se koriste u raznim elektroničkim uređajima i vozilima. Njihova tehnika sastoji se u pranju i premazivanju katoda baterije posebnom otopinom.
Baterije su neophodne za napajanje mnogih modernih naprava i strojeva, od pametnih telefona i prijenosnih računala do električnih automobila i robota. Međutim, jedan od glavnih izazova s kojima se suočavaju razvijači baterija je povećanje gustoće energije i trajnosti baterijskih ćelija, posebno onih koje koriste materijale s visokim udjelom nikla (Ni) kao katode.
Katode s visokim sadržajem nikla imaju mnoge prednosti kao što su veliki kapacitet i niska cijena. Međutim, oni također imaju značajan nedostatak - sklonost brzoj degradaciji zbog njihove visoke reaktivnosti na interakciju s okolišem. To dovodi do stvaranja neželjenih spojeva litija na površini katode i štetnih nuspojava s elektrolitom - tekućinom koja prenosi električni naboj unutar baterije.
Kako bi prevladali ovaj problem, znanstvenici su razvili jednostavno, ali učinkovito rješenje: pranje katoda vodom koja sadrži otopljene ione kobalta (Co). Ovaj proces uklanja višak litija s površine katode i stvara tanak, ujednačen sloj bogat kobaltom koji djeluje kao zaštitni štit. Ovaj sloj sprječava izravan kontakt katode s elektrolitom, čime se smanjuje mogućnost daljnje degradacije.
Znanstvenici su opranoj katodi dodali i fluoridni premaz, što je dodatno povećalo stabilnost i sigurnost baterije. Fluorni premaz sprječava razgradnju soli elektrolita i stvaranje mjehurića plina, što može uzrokovati bubrenje baterije, pa čak i eksploziju.
Istraživači su testirali svoju tehniku pranja i premazivanja na nekoliko katoda s visokim sadržajem nikla, značajno poboljšavajući njihovu izvedbu i životni vijek. Obrađene katode zadržale su više od 90% svog izvornog kapaciteta nakon 500 ciklusa, u usporedbi s manje od 80% neobrađenih. Također su pokazale veću gustoću energije i manje stvaranja plina od konvencionalnih katoda.
Znanstvenici se nadaju da će njihova tehnika utrti put razvoju učinkovitijih i pouzdanijih baterija za različite primjene, posebno za električna vozila i veliku elektroniku. Također očekuju da će njihovi rezultati nadahnuti druge znanstvenike da pronađu nove načine za poboljšanje stabilnosti i trajnosti katoda obogaćenih niklom.
Pročitajte također: