Покрытие, обеспечивающее дополнительный слой защиты для катодов аккумуляторных батарей.

Coatings Today
09.07.2019 350

Для создания более качественных литий-ионных батарей требуется одновременно учитывать множество факторов, от сохранения электрической и ионной проводимости катода батареи до безопасности ее использования после большого количества циклов.

В рамках нового исследования ученые из Аргоннской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США разработали новое покрытие для катода, используя метод окислительного химического осаждения из паровой фазы, что способствует разрешению сразу нескольких проблем, связанных с литий-ионными батареями.

"Полученное нами покрытие позволяет убить одним выстрелом пять или шесть зайцев". Кхалил Амин, выдающийся сотрудник Аргоннской лаборатории и специалист по батареям.

В своих исследованиях Амин и его коллеги использовали частицы открытого в Аргоннской лаборатории материала катода из никеля-марганца-кобальта (NMC) и помещали их в серосодержащий полимер под названием PEDOT. Этот полимер обеспечивает катоду слой защиты от электролита при зарядке и разрядке батареи.

В отличие от традиционных покрытий, обеспечивающих защиту лишь наружной поверхности микрочастиц катода и оставляющих внутреннюю его часть подверженной растрескиванию, покрытие PEDOT способно проникать внутрь частиц катода, создавая дополнительный барьерный слой.

К тому же, хотя PEDOT предотвращает химическое взаимодействие между батареей и электролитом, оно допускает необходимые перемещения ионов и электронов лития для надлежащей работы батареи.

"Данное покрытие пригодно для всех процессов и химических реакций, необходимых для работы батареи, при этом оно предотвращает все потенциальные реакции, вызывающие ухудшение или сбои в ее работе", — говорит химик Аргоннской лаборатории Гуйлианг Шу, ведущий автор исследования.

Покрытие также предотвращает реакцию, вызывающую дезактивацию катода батареи. В ходе такой реакции материал катода переходит в другую форму — шпинель. "Сочетание почти полного отсутствия образования шпинели с другими свойствами делает это покрытие крайне перспективным материалом", — говорит Амин.

Материал PEDOT также продемонстрировал способность предотвращать высвобождение кислорода, что является основным фактором ухудшения характеристик материалов катода из NMC при высоком напряжении. "Покрытие PEDOT также оказалось способным подавлять высвобождение кислорода при зарядке, что приводит к повышению структурной стабильности и безопасности", — говорит Амин.

Амин отметил, что ученые, занимающиеся аккумуляторными батареями, смогут применять данное покрытие в батареях, содержащих материал NMC с повышенным содержанием никеля. "Этот полимер уже давно существует, но мы все еще удивляемся его перспективным возможностям", — говорит он.

По мнению исследователей, при нанесенном покрытии батареи, содержащие NMC, будут либо работать при более высоком напряжении, тем самым повышая выработку энергии, либо срок их службы значительно увеличится (либо все вместе).

При проведении исследований ученые обращались к двум департаментам Министерства энергетики, расположенным в Аргонне: отдел усовершенствованной установки синхротронного излучения и центр наноматериалов. Измерения дифракции жесткого рентгеновского излучения проводились на пучке 11-ID-C на усовершенствованной установке синхротронного излучения, а литография фокусируемым ионным пучком и просвечивающая электронная микроскопия применялись в центре наноматериалов.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Новый 3D-принтер создает объекты за считанные минуты
Новый 3D-принтер создает объекты за считанные минуты
Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый настольный 3D-принтер, который работает в 10 раз быстрее,…
Coatings Today
30.01.2018
332
Первый прототип электродвигателя для дирижабля Airlander 10
Первый прототип электродвигателя для дирижабля Airlander 10
Компания Collins Aerospace (Шарлотт, штат Северная Каролина, США), совместно с Hybrid Air Vehicles (HAV, Бедфорд,…
11.08.2022
201
Базальтовое волокно поднимает протезирование на новый уровень
Базальтовое волокно поднимает протезирование на новый уровень
Благодаря своей прочности и долговечности композиционные материалы часто используются в протезировании и ортопедии. Базальтовое волокно…
Coatings Today
29.01.2019
394
Процесс предварительной обработки признан экологически безопасным
Процесс предварительной обработки признан экологически безопасным
Процесс предварительной обработки металла нового поколения от компании Henkel занял второе место в категории экологической…
Coatings Today
09.09.2021
162
Впервые на выставке «Металлообработка-2018» – 3D / AM !
Впервые на выставке «Металлообработка-2018» – 3D / AM !
Впервые на международной выставке «Металлообработка-2018» в павильоне №5 будет представлен раздел аддитивных технологий и 3D-печати…
Coatings Today
13.04.2018
337
Полное отверждение черных эпоксидных клеев
Полное отверждение черных эпоксидных клеев
Инновационная технология "Black&Light", которая позволяет полностью полимеризировать черные эпоксидные клеи, не используя механизмы вторичного отверждения.
12.04.2023
79
РЗМКП обновил собственный рекорд по продажам герконов
РЗМКП обновил собственный рекорд по продажам герконов
Начало года – это всегда время подводить итоги года прошедшего и оценивать результаты своей деятельности,…
Coatings Today
30.01.2019
401
Разработка новой измерительнуой системы для рентгенофлуоресцентного анализа
Разработка новой измерительнуой системы для рентгенофлуоресцентного анализа
Новая измерительная система для рентгеновского пистолета позволяет компании Henkel анализировать металлические покрытия на заводе Claas…
Coatings Today
16.08.2021
182
Астронавты испытывают противовирусное покрытие, разработанное Квинслендским университетом
Астронавты испытывают противовирусное покрытие, разработанное Квинслендским университетом
Астронавты на борту Международной космической станции (МКС) проводят эксперименты с противомикробным покрытием, разработанным для борьбы…
Coatings Today
10.03.2021
195