Науковці Колумбійського університету виявили несподіваний процес у літій-іонних акумуляторах: частина іонів літію в електроліті об’єднується в групи, хоча раніше вважалося, що вони переважно перебувають окремо. Це може допомогти створити довговічніші батареї
Фото: chatgpt.com
Що відбувається всередині батареї
Електроліт переносить іони між електродами під час роботи батареї. Від його складу залежать стабільність та термін служби акумулятора.
Нові розрахунки показали, що до 40% іонів літію в досліджених електролітах можуть утворювати кластери — групи з кількох позитивно заряджених частинок. Кластери утворюються без аніонів — негативно заряджених іонів. Що вища концентрація солі, то частіше виникають ці групи.
Читайте також: Вчені з’ясували, чому перспективні батареї втрачають ресурс
Чому відкриття важливе
Вчені з’ясували, що кластери можуть відігравати ключову роль у формуванні захисної плівки на аноді батареї. Цей шар називають твердою електролітною міжфазою (SEI). Він виникає внаслідок реакцій електроліту з поверхнею електрода та впливає на довговічність і безпеку акумулятора.
За квантово-хімічними розрахунками, групи іонів літію легше вступають у реакції відновлення, які запускають утворення SEI, ніж одиничні іони. Це пояснює, чому певні суміші розчинників добре працюють у сучасних батареях.
Що це змінить для майбутніх акумуляторів
Команда використала комп’ютерне моделювання з машинним навчанням та перевірила його результати експериментальними методами, зокрема ядерним магнітним резонансом. Це дозволило дослідити хімію електроліту на атомному рівні.
Тепер властивості нових електролітів можна точніше прогнозувати ще до випробувань. Це може прискорити розробку акумуляторів із кращим ресурсом і швидкістю заряджання. Однак готову батарею з такими покращеннями дослідники поки не представили.
На думку редакції PSM, цінність відкриття полягає у новому розумінні процесів, від яких залежить ресурс батарей. Якщо ці знання вдасться використати під час розробки електролітів, виробники зможуть точніше керувати їхніми властивостями. Але реальний ефект ще потрібно підтвердити випробуваннями готових елементів.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Учені створили покриття для акумуляторів за принципом людського хряща
Дефекти зробили батареї кращими: вчені прискорили рух літію втричі
Учені створили цинк-іонну батарею, що працює понад 700 годин
Джерело: Nature.
Telegram 
Viber 
