Новый катод на основе марганца повышает устойчивость и эффективность литий-ионных аккумуляторов
Исследователи из Ханьянского университета совместно с коллегами из института IMD-2 недавно представили новый материал для катода, обогащенный марганцем (Mn), способный значительно повысить экологичность и стабильность современных литий-ионных батарей (LiB).
Проблематика существующих решений
Современные батареи преимущественно используют никель (Ni) и кобальт (Co) в качестве основных компонентов катодов. Однако добыча этих металлов сопровождается значительными негативными последствиями для окружающей среды, высоким углеродным следом и значительным потреблением воды. Особенную обеспокоенность вызывает ситуация вокруг добычи кобальта, большая часть которого поступает из Демократической Республики Конго, где широко распространены опасные условия труда и детский труд.
За последние десятилетия ученые активно искали альтернативные решения, способные обеспечить высокий уровень производительности, сопоставимый с современными материалами, но при этом добываемые безопасным и экологически устойчивым способом.
Новое решение исследователей
Новый катод обладает квазипериодичной кристаллической структурой, что позволяет добиться уникального сочетания стабильности и эффективности даже при высоких напряжениях. По словам авторов исследования, такая структура обеспечивает почти полное отсутствие деформации структуры материала даже при глубоком разряде аккумулятора, сохраняя высокую емкость длительное время эксплуатации.
Катоды нового типа демонстрируют аналогичную производительность по сравнению с распространенными ныне никелевыми составами, такими как Li(Ni₀₈Co₀₁Mn₀₁)O₂, при этом обладают исключительной тепловой стабильностью, позволяющей надежно функционировать при повышенных температурах.
Возможности внедрения технологии
Представленные результаты открывают новые перспективы для развития устойчивого производства литий-ионных аккумуляторов следующего поколения. Применение нового катода позволит снизить зависимость индустрии от ограниченных ресурсов никеля и кобальта, одновременно снижая нагрузку на окружающую среду, связанную с добычей этих материалов.
Это достижение может сыграть ключевую роль в массовом переходе на электрические транспортные средства и развитие возобновляемых источников энергии, обеспечивая надежность и безопасность устройств, работающих на аккумуляторных батареях.