Литиевый аккумулятор научили амортизировать собственные «ушибы». Секрет подсказал человеческий хрящ.
Исследователи из Гонконгского политехнического университета, Гонконгского университета науки и технологий и других научных организаций нашли необычный способ защитить катоды литиевых аккумуляторов от разрушения. Они предложили сверхтонкое полимерное покрытие, которое работает как хрящ в суставе: не пытается сделать материал максимально твердым, а принимает на себя часть механических нагрузок и распределяет их. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.
Именно внутренние напряжения становятся одной из проблем современных аккумуляторов. Во время зарядки и разрядки ионы лития перемещаются между электродами, из-за чего активные материалы катода меняют объем. Особенно заметно это в богатых никелем слоистых оксидах, используемых для создания высокоемких аккумуляторов. На границах между кристаллическими зернами постепенно накапливается напряжение, появляются микротрещины, а затем материал начинает необратимо разрушаться. В результате батарея теряет емкость, хуже переносит многочисленные циклы и быстрее выходит из строя.
Ученый вспомнил о больном колене — и это оказалось полезно для батарей
Идея покрытия появилась у руководителя исследования Цяна Лю после неожиданной бытовой ассоциации. Во время пандемии ученый увлекся пешими прогулками, столкнулся с болью в колене и обратил внимание на то, как хрящ распределяет нагрузку в суставе. Эта механика подсказала исследователям другой взгляд на батарейный катод.
Источник: hi-tech.mail.ru