Проривне покриття подовжує життя літієвих батарей

Новий прорив у матеріалах для акумуляторів відкриває шлях до довговічніших літій-іонних батарей з високою ємністю, критично важливих для електромобілів і систем зберігання чистої енергії.

Команда з Університету Хебей та Університету Лонг’ян створила двошарове покриття LiF@spinel, яке захищає катоди, багаті на літій (LRMO), від руйнування та корозії. Такий підхід вирішує давні проблеми — втрату ємності, падіння напруги та деградацію структури під час роботи.

Захисна конструкція поєднує внутрішній шпінельний шар, що утворює тривимірну мережу для швидкого транспорту іонів літію, з зовнішнім шаром LiF, який хімічно зв’язаний з Ni-F анкерами та ефективно блокує агресивний вплив електроліту. Трансмісійна електронна мікроскопія та рентгенівська фотоелектронна спектроскопія підтвердили безшовну інтеграцію шарів.

Результати випробувань вражають: при 2°C катод з покриттям зберіг 81,5% ємності після 150 циклів, тоді як непокритий — лише 63,2%. Навіть при екстремально швидкому циклуванні при 5°C батарея зберегла понад 80% ємності. Дослідження електрохімічного імпедансу показало менший опір і швидший потік іонів, що забезпечує ефективнішу роботу.

Науковці підкреслюють, що технологія має потенціал продовжити термін служби електромобілів великого пробігу, портативної електроніки та систем акумулювання відновлюваної енергії. Важливо й те, що принцип LiF@spinel може бути застосований і до інших нестабільних електродних матеріалів, розширюючи межі сучасних рішень у сфері зберігання енергії.

Дослідження, результати якого опубліковані в журналі Energy Materials and Devices, отримало підтримку від Національного фонду природничих наук Китаю, освітніх і регіональних програм розвитку науки та технологій провінції Хебей.

Висновок: Двошарове покриття LiF@spinel відкриває реальний шлях до безпечніших, довговічніших та більш економічних літієвих батарей, наближаючи глобальний перехід до чистої енергетики.