Створення кращої іонно-літієвої батареї вимагає одночасного вирішення безлічі проблем: від збереження електричної та іонної провідності катода батареї до забезпечення безпеки батареї після багатьох циклів.
У новому відкритті вчені з Аргоннської національної лабораторії Міністерства енергетики США розробили нове катодне покриття з використанням методу окислювального хімічного осадження з парової фази, який може допомогти вирішити ці та кілька інших потенційних проблем з літій-іонними батареями.
Під час дослідження вчені взяли частинки новаторського катодного матеріалу нікелю-марганцю-кобальту (NMC) і уклали їх у капсулу з полімером, названим PEDOT. Цей полімер забезпечує катоду шар захисту від електроліту батареї, оскільки батарея заряджається і розряджається.
На відміну від звичайних покриттів, які захищають тільки зовнішню поверхню катодних частинок мікронного розміру і залишають внутрішню частину вразливою для розтріскування, покриття PEDOT має здатність проникати всередину катодної частинки, додаючи додатковий шар екранування.
Крім того, хоча PEDOT запобігає хімічній взаємодії між батареєю і електролітом, він забезпечує необхідне транспортування іонів літію та електронів, які потрібні батареї для функціонування.
«Це покриття по суті дружньо до всіх процесів і хімічного складу, які змушують батарею працювати, і недружньо до всіх потенційних реакцій, які можуть призвести до її руйнування або збоїв у роботі», - сказав хімік Гуйлян Сю, перший автор дослідження.
Покриття також значною мірою запобігає іншій реакції, яка викликає дезактивацію катода батареї. У цій реакції матеріал катода перетворюється на іншу форму, що називається шпинеллю, «Поєднання освіти шпинелі практично без утворення інших властивостей робить це покриття дуже цікавим матеріалом».
Матеріал PEDOT також продемонстрував здатність запобігати виділенню кисню, що є основним фактором руйнування катодних матеріалів NMC при високій напрузі.
Дослідники вважають, що з нанесеним покриттям акумулятори, що містять NMC, можуть працювати при більш високих напругах, збільшуючи тим самим вихід енергії, або мати більш тривалий термін служби, або і те, і інше.