Специалисты Сколтеха совместно с французскими коллегами опровергли гипотезу о молекулярном кислороде как причине деградации литий-ионных аккумуляторов нового поколения. Это открытие упрощает путь к коммерциализации технологии, способной запасать на 30% больше энергии.
Литий-ионные аккумуляторы следующего поколения с обогащенными литием катодами (NMC) считаются перспективной технологией, способной запасать на треть больше энергии, чем современные аналоги. Однако их коммерциализации мешало ухудшение характеристик в процессе эксплуатации. Ранее считалось, что проблема связана с образованием молекулярного кислорода (O₂) в катоде, что приводило к падению напряжения и емкости.
Ученые Сколтеха совместно с коллегами из Университета Монпелье и Коллеж де Франс провели масштабное исследование, используя экспериментальную установку класса «мегасайенс». Анализ данных показал, что молекулы кислорода, обнаруженные ранее, на самом деле являются артефактом измерений — они образуются под воздействием рентгеновского излучения, используемого для анализа.
«Гипотеза о молекулярном кислороде в порах катода остается в прошлом, — заявил Дмитрий Аксенов, старший преподаватель Центра энергетических технологий Сколтеха. — Теперь мы можем сосредоточиться на других механизмах деградации, которые легче устранить».
Исследование, опубликованное в журнале *Nature Materials*, показало, что проблема связана с окислением структурного кислорода — атомов, которые остаются в кристаллической решетке, но теряют электроны. Это открытие значительно упрощает задачу по стабилизации катодных материалов и делает коммерциализацию новых аккумуляторов более реалистичной.
Результаты исследования открывают новые возможности для разработки литий-ионных аккумуляторов следующего поколения. Устранение ключевого барьера на пути к их коммерциализации ускорит переход к устойчивой энергетике и повысит эффективность хранения энергии в электромобилях и энергосетях.
Источник: naked-science.ru
Фото: Анализ результатов экспериментов, проведенных в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF), показал, что двухатомная молекула газообразного кислорода (O₂), обнаруженная в катоде литий-ионного аккумулятора по спектру рентгеновского рассеяния (RIXS), образовывалась под воздействием рентгена / © Любовь Савенкова, пресс-служба Сколтеха
