A Texasi Egyetem kutatói áttörő felfedezést tettek a lítium-nikkel-oxid (LiNiO₂) alapú akkumulátorok stabilizálásában, amely jelentősen növelheti azok tartósságát és megbízhatóságát.
A LiNiO₂-t már az 1950-es években felfedezték, és az utóbbi évtizedekben ígéretes katódanyagként tekintettek rá.
Azonban a gyakori töltési ciklusok során tapasztalt gyors degradáció megakadályozta, hogy széles körben elterjedjen. Az anyag szerkezeti instabilitása miatt az akkumulátorok teljesítménye fokozatosan romlik, amely főként az oxigénveszteség, a kationok keveredése és az irreverzibilis fázisátalakulások következménye – írta meg az Interesting Engineering.
Matthew Bergschneider doktorandusz, aki Dr. Kyeongjae Cho, anyagtudományi és mérnöki professzor mellett dolgozik. (Fotó: UT Dallas)
A kutatócsoport számítógépes modellezéssel vizsgálta azokat az atomi szintű változásokat, amelyek az akkumulátor töltése során következnek be. Megállapították, hogy a LiNiO₂ szerkezetének lebomlása főként egy specifikus kémiai reakció eredménye, amely az oxigénatomok instabilitásához vezet. A kutatók egy új módszert dolgoztak ki a LiNiO₂ stabilizálására:
egy pozitív töltésű ion (kation) beépítésével oszlopszerű szerkezetet alakítottak ki, amely megerősíti az anyagot és megakadályozza a lebomlást.
A kutatás a 2023-ban indult BEACONS kezdeményezés része, amelynek célja új akkumulátortechnológiák fejlesztése és kereskedelmi bevezetése.
A program támogatja az akkumulátorgyártás új folyamatait és az iparágban szükséges szakemberek képzését is.
A kutatócsoport jelenleg egy robotizált laboratóriumi rendszeren dolgozik, amely lehetővé teszi az új akkumulátorok prototípusainak gyors előállítását és tesztelését.
„Először kis mennyiséget fogunk gyártani, és finomítani fogjuk az eljárást” – nyilatkozta Matthew Bergschneider, a tanulmány első szerzője. „Ezután megnöveljük az anyagszintézist, és hetente több száz akkumulátort fogunk gyártani a BEACONS létesítményben. Ezek pedig lépések a kereskedelmi forgalomba hozatal felé.”
Kiemelt kép: UT Dallas
G. Sziszi
