Дослідники виявили, що марганець може спричинити дефект батареї, який може скоротити термін служби електромобілів.
Новини інженерії електромобілів
Опубліковано 23 серпня 2026 року Ніколь Віллінг; розміщено у категоріях Новини та Технології.
Хоча акумулятори з високим вмістом нікелю без кобальту, такі як акумулятори з нікелевим ядром, покритим марганцем, стали потенційним рішенням для збільшення дальності їзди електромобілів та зменшення залежності від дорогих критичних мінералів, дослідження показують, що вплив повітря на прекурсорні матеріали може спричинити тонкі хімічні зміни, які згодом прискорюють деградацію акумулятора.
Дослідження, проведене в Університеті Ханьян у Південній Кореї, виявило, що вплив повітря на прекурсорні матеріали акумуляторів змінює хімічну структуру марганцю, створюючи реактивні поверхневі дефекти, які прискорюють розкладання електроліту та можуть суттєво скоротити термін служби цих акумуляторів нового покоління.
Згідно з дослідницькою групою під керівництвом професора Джин Хо Банга та докторантки ДжінХа Шім, корекція вмісту літію під час синтезу може пригнічувати ці дефекти та відновлювати стабільність, що допомагає виробникам створювати більш довговічні, високоенергетичні акумулятори для майбутніх електромобілів.
Результати дослідження були опубліковані у 19-му томі, 12-му випуску журналу Energy and Environmental Science.
Команда виявила, що марганець може несподівано стати джерелом нестабільності за певних умов виробництва. Зберігання прекурсорних матеріалів у зонах, піддааних впливу повітря, призводить до окислення марганцю на поверхні частинок, що у свою чергу спричиняє утворення дефектних областей, збагачених марганцевими сполуками у стані „дисторсії Ян-Теллера“. Ці деформовані поверхні стають надзвичайно реактивними, що призводить до розкладання електроліту, розчинення переходних металів та шкідливих реакцій із графітовим анодом. Цей прихований дефект може майже подвоїти темпи зниження ємності в батарейних системах, збагачених нікелем, під час тривалих тестів циклування батарей.
«Ми виявили, що оболонка, багата на марганець, яку зазвичай використовують для захисту катодів із високим вмістом нікелю, може натомість стати каталізатором їхнього руйнування, якщо хімію попередників не контролювати ретельно», — пояснив професор Банг. «Навіть незначні зміни у умовах зберігання попередників можуть суттєво вплинути на стабільність акумулятора».
Щоб подолати цю проблему, дослідники пропонують збільшити кількість надлишкового літію під час синтезу, що дозволить пригнічити утворення дефектних поверхневих фаз та відновити стабільні зв’язки між марганцем та киснем. Такі модифіковані катоди зможуть зберігати понад 90% своєї ємності, що покращує їхню довгострокову стійкість.
«Наші результати показують, що навіть незначні зміни в історії використання прекурсорів можуть мати серйозні наслідки для продуктивності акумуляторів, тому управління прекурсорами є важливим фактором при масовому виробництві», — додав професор Банг. Замість використання дорогих покриттів чи значних змін у конструкції виробничих ліній, ретельний контроль за обробкою прекурсорів та стехіометрією літію може забезпечити більш ефективний шлях до створення більш довговічних акумуляторів.
Дослідження показало, що ці покращення з часом можуть призвести до електромобілів з більш тривалим терміном служби акумуляторів, а також сприяти довговічності масштабних систем зберігання енергії, які у майбутньому будуть потребувати стабільних, високоенергетичних акумуляторів для застосувань у сфері відновлюваних джерел енергії.
Джерело: Університет Ханьянг ERICA
Створіть обліковий запис. Вже зареєстровані? Увійдіть
Віртуальна конференція з інженерії електромобілів: вхід безкоштовний
Не пропустіть нашу наступну віртуальну конференцію 14–17 вересня 2026 року.
Зареєструйтесь на безкоштовні вебінари нижче, щоб забронювати собі місце та переглянути їх у прямому ефірі або за потреби.
ЗАГЛЯНЬТЕ НА БІЛЬШУ КІЛЬКІСТЬ СЕЗОНІВ