طلاء اختراق يعد بطاريات ليثيوم ذات سعة عالية الأطول

قام الباحثون في الصين بتطوير طلاء ثنائي القشرة يمكن أن يجعل بطاريات الليثيوم أيون عالية السعة أكثر متانة ، معالجة مشاكل طويلة الأمد مع الكاثودات الغنية بالليثيوم.

بطاريات ليثيوم أيون تعمل على تشغيل معظم السيارات الكهربائية والهواتف الذكية اليوم وأنظمة تخزين الطاقة المتجددة. إنها خفيفة الوزن وقابلة لإعادة الشحن ، وتعبئة كثافة عالية الطاقة ، مما يجعلها حيوية لتحولات الطاقة النظيفة. ومع ذلك ، تواجه التكنولوجيا عقبات.

عدم استقرار الكاثود ، انهيار المنحل بالكهرباء ، وتتلاشى السعة التدريجية تقصر عمر. لا تزال مخاطر السلامة ، مثل ارتفاع درجة الحرارة ومخاطر الحرائق ، مصدر قلق أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، يثير الاعتماد على المعادن النادرة مثل الكوبالت والنيكل مشكلات في التكلفة وسلسلة التوريد.

هذه القيود تدفع البحث إلى تصميمات أكثر أمانًا وعالية السعة يمكنها تقديم دورات حياة أطول وتحسين الأداء.

حماية الكاثودات الغنية بالليثيوم

أكاسيد الطبقات الغنية بالليثيوم (LRMO) لفتت الانتباه إلى مزاياها العالية ومزايا التكلفة. لكن إطلاق الأكسجين في الفولتية العالية ، والانهيار الهيكلي ، والتآكل من انهيار المنحل بالكهرباء يحد من استخدامها. هذه المشكلات تؤدي إلى تسوس الجهد وفقدان المعادن ، وخفض عمر البطارية.

تم بناء الطلاء باستخدام إعادة بناء الموقع. تشكلت طبقة إسبنيل مباشرة على سطح الكاثود ، مما يخلق شبكة ثلاثية الأبعاد لنقل الليثيوم أيون. في الأعلى ، قام درع LIF مرتبطًا كيميائيًا مع مرساة Ni -F بإغلاق القطب ضد هجوم المنحل بالكهرباء.

أكد المجهر الإلكتروني للإلكترون والتحليلات الضوئية للأشعة السينية على التكامل السلس للطبقتين.

The coating was built using in situ reconstruction. A spinel layer formed directly on the cathode surface, creating a 3D network for lithium-ion transport. On top, a LiF shield chemically bonded with Ni–F anchors sealed the electrode against electrolyte attack.

Transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy confirmed the seamless integration of the two layers.

Tests showed strong results. At 2 C, the coated cathode retained 81.5% of its capacity after 150 cycles, compared with 63.2% for an uncoated sample. Even under ultrafast cycling at 5 C, the dual-shell design held more than 80% of its capacity. Electrochemical impedance results showed lower resistance, faster ion flow, and fewer corrosive by-products.