Китайські вчені знайшли ключ до потужніших батарей

Команда дослідників з Університету Цінхуа в Китаї досягла важливого прориву в технології батарей, використавши рентгенівську комп’ютерну томографію для вивчення взаємодії між електролітом і електродом. Відкриття може значно підвищити ефективність акумуляторів та знизити їхню вартість виробництва, що важливо як для мобільних пристроїв, так і для електромобілів.

Змочування електролітом — це процес, за якого рідина-електроліт рівномірно розподіляється по порах електрода, заповнюючи їх. Це критично важливо для ефективного транспортування іонів усередині батареї, а отже — для її стабільності, швидкості зарядки та загальної продуктивності.

Дослідження виявило: сучасні виробничі процеси, зокрема каландрування (стискання електродів для підвищення щільності), часто зменшують пористість матеріалу. Це ускладнює проникнення електроліту в мікропори, знижуючи змочуваність. Інші проблеми: часткове закриття пір внаслідок виробничого тиску; захоплення газів, які не змішуються з електролітом і заважають повному заповненню простору всередині електрода.

Виробники зможуть оптимізувати структуру електродів, враховуючи нові дані про мікроструктуру. Змочування стане повнішим і швидшим, що забезпечить більшу потужність батарей. Акумулятори стануть дешевшими у виробництві, завдяки кращому контролю процесу змочування. Це особливо важливо на тлі глобального попиту на ефективні акумулятори для електромобілів, смартфонів і систем зберігання енергії.

На базі цього дослідження розробляються нові чисельні моделі, які дозволять прогнозувати змочування електролітом з урахуванням мікроструктури матеріалів. Це допоможе: вдосконалити дизайн батарей; підвищити енергоефективність; пришвидшити масштабне виробництво високоякісних елементів живлення.