Найден способ увеличить срок службы литий-ионных батарей вдвое

Литий-ионные аккумуляторы могут обеспечивать превосходную производительность благодаря окислительно-восстановительной (ОВР) химии, в которой кислород используется для переноса электронов на катод аккумулятора. Благодаря ОВР емкость аккумулятора увеличивается на 30%. Однако применение ОВР имеет и определенные недостатки.

Иногда во время зарядки могут происходить необратимые реакции, влияющие на напряжение батареи.

Более высокая плотность энергии может также привести к асимметричному искажению решетки, которое приводит к старению батареи. Вероятно, причина этого — тепловое расширение материалов, используемых в батарее, что в конечном итоге влияет на производительность и сокращает потенциальный срок службы аккумулятора. А поскольку литий-ионные аккумуляторы — весьма дорогие и востребованные накопители энергии, увеличение жизненного цикла привлекательная область исследований и инвестиций.

Тепловое расширение — распространенное явление в природе. Оно часто приводит к структурному беспорядку или потере точности, снижая, в конечном итоге, производительность материала. Ученые из Академии наук Китая и Университета Чикаго обнаружили в оксидных катодных материалах, богатых литием, отрицательное тепловое расширение. При нагревании до 150–250 °C эти материалы сжимаются, а не расширяются.

Рассматривая структурный беспорядок как изменяемый параметр, а не как дефект, исследователи выявили корреляцию между активностью ОВР и коэффициентами отрицательного теплового расширения. «Настраивая обратимую активность ОВР, можно с точностью переключать коэффициент теплового расширения между положительным, нулевым и отрицательным состояниями», — пояснил Цю Бао, ведущий автор исследования.

Команда создала надежную прогностический инструмент, позволяющий с помощью точной настройки ОВР изготовить первый в мире катод с нулевым тепловым расширением. Он сможет эффективно противодействовать тепловому расширению, а значит, будет структурно стабильным и долговечным, п https://www.eurekalert.org/news-releases/1080435 EurekAlert.

Тесты показали, что при воздействии импульсов напряжения в 4 В структура решетки обновилась, а восстановление напряжения достигло почти 100%.

Благодаря этому открытию умные системы зарядки смогут в будущем восстанавливать материалы с помощью электрохимических методов из неупорядоченных состояний в упорядоченные, увеличивая срок службы батарей вдвое.

Исследовательская команда из Южной Кореи https://hightech.plus/2025/04/11/prorivnoi-anod-v-7-raz-uvel... технологию, которая значительно повышает стабильность сверхтонких металлических анодов толщиной всего 20 мкм. Новый метод с использованием электролитных добавок решает проблемы низкого срока службы и небезопасности литий-металлических батарей.