Вчені з Університету штату Огайо та Університету Кореї з’ясували, чому перспективні літій-телурові акумулятори поступово втрачають продуктивність. Спостереження за батареєю безпосередньо під час роботи дозволило побачити складний хімічний процес, який раніше залишався маловивченим
Фото: chatgpt.com
Телур привертає увагу розробників акумуляторів завдяки високій електропровідності та великій об’ємній місткості. За цими характеристиками він має переваги над сіркою та селеном, які також розглядають як матеріали для батарей нового покоління.
Водночас літій-телурові системи досі не отримали широкого комерційного застосування. Однією з головних причин було недостатнє розуміння того, що саме відбувається всередині батареї під час багаторазових циклів заряджання та розряджання.
Команда використала рентгенівське спостереження в реальному часі й фактично побачила, як кристали всередині працюючого акумулятора формуються, збільшуються та знову розчиняються.
Читайте також: Учені створили акумулятор із рекордною щільністю енергії
З’ясувалося, що реакція в літій-телуровій батареї значно складніша, ніж у багатьох інших перспективних системах. Під час процесу виникає проміжна тверда сполука — політелурид літію Li₂Te₆.
Причому поведінка цих кристалів залежить від того, заряджається акумулятор чи розряджається. Під час розряджання утворюються відносно невеликі кристали, які згодом можуть повністю розчинитися.
Під час заряджання ситуація інша: формуються значно більші кристали Li₂Te₆, і частина з них не встигає повністю зникнути. Після завершення циклу залишкові кристали продовжують накопичуватися та фактично блокують частину активного матеріалу.
Саме цей механізм, за словами вчених, може пояснювати поступове погіршення характеристик літій-телурових батарей.
Дослідники не лише виявили проблему, а й запропонували можливий спосіб її обійти. Квантово-механічні розрахунки та моделювання показали, що спеціально налаштований режим заряджання може допомогти розчиняти великі залишкові кристали й таким чином зменшити деградацію.
Це ще не означає, що літій-телурові батареї найближчим часом замінять сучасні літій-іонні. Проте розуміння точного механізму втрати місткості дає дослідникам можливість цілеспрямовано змінювати режими роботи та конструкцію таких акумуляторів, замість того щоб шукати рішення методом проб і помилок.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами
Дефекти зробили батареї кращими: вчені прискорили рух літію втричі
Учені знайшли спосіб зробити батареї меншими та легшими
Учені розробили нову цинк-йодну батарею
Джерело: The Ohio State University.
Telegram 
Viber 
