Водень, який походить з електроліту, може проникати в катод літій-іонної батареї та займати місця, призначені для літію. Такий механізм допомагає пояснити, чому акумулятори поступово втрачають ємність навіть тоді, коли ними не користуються.
Результат міжнародної команди за участю Університету Колорадо в Боулдері, Стенфорда та SLAC представили у 2024 році. Його описано в повідомленні Стенфордського університету про дослідження, опубліковане в Science.
Водень займає місця літію
Під час заряджання літій виходить із катода. Дослідники встановили, що водень з електроліту накопичується на його поверхні, а протони можуть займати позиції, до яких зазвичай повертаються йони літію.
Що більше літію вилучено, то більше можливостей для проникнення водню в матеріал. Процес сприяє саморозряду й механічним напруженням, здатним спричиняти тріщини та прискорювати деградацію.
Підказка для довговічніших акумуляторів
Розуміння механізму дає розробникам орієнтир для зміни складу електроліту та захисту катода. Проте це не готова батарея з гарантовано довшим ресурсом: ефективність конкретних рішень потрібно перевіряти окремо. Так само один механізм не пояснює всі випадки старіння акумуляторів, які залежать від матеріалів і режиму експлуатації.
Про іншу проблему акумуляторних матеріалів — безпеку — ми писали в новині про надтонкий аерогель Empa для захисту літієвих батарей від займання. Довговічність і термічний захист залишаються окремими, але взаємопов’язаними завданнями.
