Zinātnieki Hanjangas Universitātē Seulā ir izstrādājuši jaunu veidu, kā palielināt dažādās elektroniskās ierīcēs un transportlīdzekļos izmantoto akumulatoru veiktspēju un izturību. To tehnika ir akumulatora katodu mazgāšana un pārklāšana ar īpašu šķīdumu.
Baterijas ir nepieciešamas, lai darbinātu daudzus modernus sīkrīkus un iekārtas, sākot no viedtālruņiem un klēpjdatoriem līdz elektriskajām automašīnām un robotiem. Tomēr viens no galvenajiem izaicinājumiem, ar ko saskaras akumulatoru izstrādātāji, ir palielināt akumulatoru elementu enerģijas blīvumu un izturību, jo īpaši to elementu, kuros kā katodi tiek izmantoti materiāli ar augstu niķeļa (Ni) saturu.
Augsta niķeļa katodiem ir daudz priekšrocību, piemēram, liela jauda un zemas izmaksas. Tomēr tiem ir arī būtisks trūkums - tendence uz strauju noārdīšanos to augstās reaģētspējas dēļ mijiedarbībā ar vidi. Tas noved pie nevēlamu litija savienojumu veidošanās uz katoda virsmas un kaitīgām blakusreakcijām ar elektrolītu - šķidrumu, kas transportē elektrisko lādiņu akumulatora iekšpusē.
Lai pārvarētu šo problēmu, zinātnieki ir izstrādājuši vienkāršu, bet efektīvu risinājumu: katodu mazgāšanu ar ūdeni, kas satur izšķīdušus kobalta (Co) jonus. Šis process noņem lieko litiju no katoda virsmas un izveido plānu, viendabīgu, ar kobaltu bagātu slāni, kas darbojas kā aizsargvairogs. Šis slānis novērš tiešu katoda saskari ar elektrolītu, tādējādi samazinot turpmākas degradācijas iespēju.
Zinātnieki arī pievienoja fluorīda pārklājumu mazgātajam katodam, kas vēl vairāk palielināja akumulatora stabilitāti un drošību. Fluorīda pārklājums novērš elektrolītu sāļu sadalīšanos un gāzes burbuļu veidošanos, kas var izraisīt akumulatora uzbriest un pat eksplodēt.
Pētnieki pārbaudīja savu mazgāšanas un pārklāšanas tehniku uz vairākiem augsta niķeļa katodiem, ievērojami uzlabojot to veiktspēju un kalpošanas laiku. Apstrādātie katodi saglabāja vairāk nekā 90% no sākotnējās jaudas pēc 500 cikliem, salīdzinot ar mazāk nekā 80% neapstrādātiem katodiem. Tie arī uzrādīja lielāku enerģijas blīvumu un mazāku gāzes veidošanos nekā parastie katodi.
Zinātnieki cer, ka viņu tehnika pavērs ceļu efektīvāku un uzticamāku akumulatoru izstrādei dažādiem lietojumiem, īpaši elektriskajiem transportlīdzekļiem un lielai elektronikai. Viņi arī sagaida, ka viņu rezultāti iedvesmos citus zinātniekus atrast jaunus veidus, kā uzlabot ar niķeli bagātinātu katodu stabilitāti un izturību.
Lasi arī: