Просмотр по

Новый метод визуализации проясняет причины нестабильной работы батарей

Новый метод визуализации проясняет причины нестабильной работы батарей

Батареи с твердым электролитом имеют ряд серьезных достоинств. Они оптимально подходят для массового производства, могут быть сделаны очень тонкими (толщиной всего несколько микрон) и даже гибкими.

Серьезной проблемой твердых батарей является низкая циклическая стабильность их свойств. Фактически, они теряют 90% емкости уже после 10 циклов зарядки-разрядки.

Впервые пролить свет на причины этого явления и предложить пути улучшения батарей с твердым электролитом позволила совместная работа ученых Мэрилендского университета, Национального института стандартов и технологий (NIST) и Sandia Lab. Им удалось впервые визуально наблюдать за процессами, протекающими внутри такой батареи при ее нормальной эксплуатации.

Описанная в статье для Journal of Materials Chemistry A методика визуализации пригодна для любых твердых батарей и предусматривает использование фотоэлектронной спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии и Оже-электронной микроскопии в глубоком вакууме.

Такая комбинация позволила участникам эксперимента точно контролировать скорость реакции лития, уровень зарядки-разрядки батареи, электрохимический потенциал, а также соотносить эти параметры со специфическими изменениями структуры и химического состава электрода.

Эксперименты показали, что причина деградации свойств батареи кроется в окислении поверхности алюминиевого анода. Образующиеся фрагменты оксида алюминия поглощают ионы лития и препятствуют их возвращению на катод в ходе подзарядки, что ведет к уменьшению емкости аккумулятора. «Формирование сплава на поверхности анода указывает на необходимость защиты поверхности алюминиевого электрода добавлением другого материала, не склонного к созданию сплава», — заявил сотрудник NIST, Андрей Колмаков.

Дальнейшие исследования сосредоточатся на поверхностных реакциях анода и роли, которую они играют в достижении предельной производительности для этого типа батарей.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *