A szöuli Hanyang Egyetem tudósai új módszert fejlesztettek ki a különféle elektronikus eszközökben és járművekben használt akkumulátorok teljesítményének és tartósságának növelésére. Technikájuk az akkumulátor katódjainak mosásából és speciális oldattal való bevonásából áll.
Akkumulátorokra van szükség számos modern eszköz és gép táplálásához, az okostelefonoktól és laptopoktól az elektromos autókig és robotokig. Az akkumulátorfejlesztők előtt álló egyik fő kihívás azonban az akkumulátorcellák energiasűrűségének és tartósságának növelése, különösen a magas nikkeltartalmú (Ni) anyagokat katódként használók esetében.
A magas nikkeltartalmú katódoknak számos előnyük van, például nagy kapacitással és alacsony költséggel. Van azonban egy jelentős hátrányuk is - a környezettel való kölcsönhatásra való nagy reakciókészségük miatt hajlamosak a gyors lebomlásra. Ez nemkívánatos lítiumvegyületek képződéséhez vezet a katód felületén, és káros mellékreakciókhoz vezet az elektrolittal - az elektromos töltést az akkumulátor belsejében szállító folyadékkal.
A probléma megoldására a tudósok egy egyszerű, de hatékony megoldást dolgoztak ki: a katódokat oldott kobalt (Co) ionokat tartalmazó vízzel mossák. Ez a folyamat eltávolítja a felesleges lítiumot a katód felületéről, és vékony, egyenletes, kobaltban gazdag réteget hoz létre, amely védőpajzsként működik. Ez a réteg megakadályozza, hogy a katód közvetlenül érintkezzen az elektrolittal, csökkentve ezzel a további lebomlás lehetőségét.
A tudósok fluorid bevonatot is adtak a mosott katódhoz, ami tovább növelte az akkumulátor stabilitását és biztonságát. A fluorid bevonat megakadályozza az elektrolitsók lebomlását és gázbuborékok képződését, amelyek az akkumulátor megduzzadását, sőt felrobbanását okozhatják.
A kutatók számos magas nikkeltartalmú katódon tesztelték mosási és bevonási technikájukat, jelentősen javítva azok teljesítményét és élettartamát. A kezelt katódok 90 ciklus után megőrizték eredeti kapacitásuk több mint 500%-át, míg a kezeletlenek kevesebb mint 80%-át. Nagyobb energiasűrűséget és kisebb gázképződést is mutattak, mint a hagyományos katódok.
A tudósok azt remélik, hogy technikájuk kikövezi az utat a hatékonyabb és megbízhatóbb akkumulátorok kifejlesztéséhez különféle alkalmazásokhoz, különösen az elektromos járművekhez és a nagy elektronikai eszközökhöz. Arra is számítanak, hogy eredményeik más tudósokat is arra ösztönöznek, hogy új módszereket találjanak a nikkellel dúsított katódok stabilitásának és tartósságának javítására.
Olvassa el még: