Znanstveniki z univerze Hanyang v Seulu so razvili nov način za povečanje zmogljivosti in vzdržljivosti baterij, ki se uporabljajo v različnih elektronskih napravah in vozilih. Njihova tehnika je pranje in premazovanje katod baterije s posebno raztopino.
Baterije so potrebne za napajanje številnih sodobnih pripomočkov in strojev, od pametnih telefonov in prenosnikov do električnih avtomobilov in robotov. Vendar pa je eden glavnih izzivov, s katerimi se soočajo razvijalci baterij, povečanje energijske gostote in vzdržljivosti baterijskih celic, zlasti tistih, ki kot katode uporabljajo materiale z visoko vsebnostjo niklja (Ni).
Katode z visoko vsebnostjo niklja imajo številne prednosti, kot sta visoka zmogljivost in nizki stroški. Vendar pa imajo tudi pomembno pomanjkljivost - nagnjenost k hitri razgradnji zaradi visoke reaktivnosti na interakcijo z okoljem. To vodi do tvorbe neželenih litijevih spojin na površini katode in škodljivih stranskih reakcij z elektrolitom – tekočino, ki prenaša električni naboj znotraj baterije.
Da bi rešili to težavo, so znanstveniki razvili preprosto, a učinkovito rešitev: pranje katod z vodo, ki vsebuje raztopljene ione kobalta (Co). Ta postopek odstrani odvečni litij s površine katode in ustvari tanek, enakomeren, s kobaltom bogat sloj, ki deluje kot zaščitni ščit. Ta plast preprečuje neposreden stik katode z elektrolitom in tako zmanjša možnost nadaljnje razgradnje.
Znanstveniki so sprani katodi dodali tudi fluoridno prevleko, kar je dodatno povečalo stabilnost in varnost baterije. Fluoridna prevleka preprečuje razgradnjo soli elektrolitov in nastajanje plinskih mehurčkov, kar lahko povzroči, da baterija nabrekne in celo eksplodira.
Raziskovalci so svojo tehniko pranja in premazovanja preizkusili na več katodah z visoko vsebnostjo niklja, kar je bistveno izboljšalo njihovo učinkovitost in življenjsko dobo. Obdelane katode so po 90 ciklih ohranile več kot 500 % svoje začetne zmogljivosti, v primerjavi z manj kot 80 % neobdelanih. Pokazale so tudi večjo energijsko gostoto in manjšo tvorbo plina kot običajne katode.
Znanstveniki upajo, da bo njihova tehnika utrla pot razvoju učinkovitejših in zanesljivejših baterij za različne aplikacije, zlasti za električna vozila in veliko elektroniko. Prav tako pričakujejo, da bodo njihovi rezultati navdihnili druge znanstvenike, da najdejo nove načine za izboljšanje stabilnosti in vzdržljivosti katod, obogatenih z nikljem.
Preberite tudi: