Сульфидное покрытие увеличивает срок службы литий-ионных батарей до 1000 циклов

Одной из основных проблем, сдерживающих рост рынка электромобилей, является ограниченный срок службы и запас хода литий-ионных аккумуляторов. Потребители опасаются остаться без заряда вдали от дома из-за длительного ожидания на зарядных станциях. Активные исследования сосредоточены на катодных материалах на основе layered-structured metal oxide. Особое внимание привлекает литий-никель-марганец-кобальтовый оксид (NMC811) благодаря низкой стоимости и высокой удельной ёмкости.

Главный недостаток NMC811 — деградация в процессе циклирования из-за выделения кислорода. Это ведёт к окислению электролита, образованию газов и повышает риск возгорания. Новое исследование, опубликованное в журнале Small, предлагаит перспективное решение: наноструктурированное покрытие из сульфида циркония (ZrS2), нанесённое методом атомно-слоевого осаждения (ALD) толщиной в два нанометра.

Покрытие scavenges (связывает) высвобождаемый кислород, преобразуясь из сульфида (ZrS2) в сульфат (Zr(SO4)2). Это защищает электролит от разложения, стабилизирует интерфейс катод/электролит, подавляет микрокrakeирование и поддерживает структурную целостность NMC811.

Без покрытия катоды NMC811 выдерживают около 200 циклов. С применением сульфатного покрытия срок службы превышает 1000 циклов, а после 1300 циклов аккумулятор сохраняет 60% первоначальной ёмкости. Исследование открывает новый путь для коммерциализации катодов NMC811 и применимо к широкому спектру катодных материалов в портативной электронике.

*Признаны экстремистскими организациями и запрещены на территории РФ.