Группа исследователей под руководством химиков из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) изучила неуловимое свойство катодных материалов, называемое градиентом валентности, чтобы понять его влияние на характеристики батареи. Результаты, опубликованные в Nature Communications , продемонстрировали, что градиент валентности может служить новым подходом для стабилизации структуры катодов с высоким содержанием никеля от деградации и проблем безопасности.
Катоды с высоким содержанием никеля привлекли внимание ученых своей высокой емкостью, химическим свойством, которое может приводить в действие электромобили на гораздо больших расстояниях, чем нынешние батареи. К сожалению, высокое содержание никеля также приводит к более быстрой деградации этих катодных материалов , создавая трещины и проблемы со стабильностью при циклическом цикле батареи.
В поисках решений этих структурных проблем ученые синтезировали материалы, изготовленные с градиентом концентрации никеля, при котором концентрация никеля постепенно изменяется от поверхности материала к его центру или основной части. Эти материалы продемонстрировали значительно повышенную стабильность, но ученые не смогли определить, был ли причиной улучшений был только градиент концентрации. Градиент концентрации традиционно был неотделим от другого эффекта, называемого градиентом валентности, или постепенным изменением степени окисления никеля от поверхности материала к объему.
В новом исследовании, проведенном Brookhaven Lab, химики Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики синтезировали уникальный материал, который изолировал градиент валентности от градиента концентрации. После того, как химики успешно синтезировали материал с изолированным градиентом валентности, исследователи из Брукхейвена изучили его характеристики, используя два пользовательских объекта Управления науки Министерства энергетики США в Брукхейвенской лаборатории — Национальный синхротронный источник света II (NSLS-II) и Центр функциональных наноматериалов ( CFN).
Источник — 1nsk.ru.