Autonomija za EV od milion kilometara
Istraživački tim sa Univerziteta nauke i tehnologije Pohang (POSTECH) nedavno je demonstrirao tehnologiju sinteze monokristala koja značajno produžava životni vek katodnih materijala za električna vozila. Ovo istraživanje je objavljeno u onlajn izdanju ACS Materials & Interfaces, međunarodnog časopisa u oblasti nauke o materijalima.
Litijumske (Li) sekundarne baterije, koje se obično koriste u električnim vozilima, skladište energiju pretvarajući električnu energiju u hemijsku energiju i generišući električnu energiju za oslobađanje hemijske energije u električnu energiju kroz kretanje Lijona između katode i anode. Ove sekundarne baterije uglavnom koriste nikl (Ni) katodne materijale zbog njihovog visokog litijum-jonskog kapaciteta skladištenja. Tradicionalni materijali na bazi nikla imaju polikristalnu morfologiju sastavljenu od mnogih sićušnih kristala koji mogu biti podvrgnuti strukturnoj degradaciji tokom punjenja i pražnjenja, značajno smanjujući njihov životni vek.
Jedan pristup rešavanju ovog problema je proizvodnja katodnog materijala u „jednokristalnom“ obliku. Stvaranje katodnih materijala na bazi nikla kao pojedinačnih velikih čestica, ili „single kristala“, može poboljšati njihovu strukturnu i hemijsku stabilnost i izdržljivost. Poznato je da se monokristalni materijali sintetišu na visokim temperaturama i postaju kruti. Međutim, tačan proces očvršćavanja tokom sinteze i specifični uslovi pod kojima se to dešava ostaju nejasni.
Da bi poboljšali izdržljivost katodnih materijala od nikla za električna vozila, istraživači su se fokusirali na identifikaciju specifične temperature, koja se naziva “kritična temperatura”, na kojoj se sintetišu visokokvalitetni monokristalni materijali. Oni su istraživali različite temperature sinteze da bi odredili optimalne uslove za formiranje monokristala u sintezi katodnog materijala na bazi nikla (N884). Tim je sistematski posmatrao uticaj temperature na kapacitet materijala i dugoročne performanse.
Istraživači su otkrili da su konvencionalni polikristalni materijali sintetisani ispod određene kritične temperature skloni degradaciji pri produženoj upotrebi u sekundarnim baterijama. Međutim, kada se sintetišu iznad ove kritične temperature, visokokvalitetni monokristali se mogu lako proizvesti, što dovodi do materijala sa superiornom dugovečnosti. To je zbog procesa zvanog „zgušnjavanje“ koji se dešava iznad određene kritične temperature. Tokom ovog procesa, unutrašnja veličina zrna materijala se povećava i prazni prostori unutar materijala se gusto popunjavaju.
Zgusnuti monokristali su izuzetno čvrsti i otporni na degradaciju tokom dužih perioda, značajno povećavajući njihovu izdržljivost. Na osnovu ovih nalaza, tim je potvrdio da je sinteza monokristala iznad kritične temperature povoljnija strategija dizajna materijala. Takođe su predložili efikasan metod za sintezu visokokvalitetnih monokristalnih materijala.
Profesor Kiu-Ioung Park iz POSTECH-a je izjavio: „Uveli smo novu strategiju sinteze kako bismo poboljšali izdržljivost katodnih materijala na bazi nikla. Dodao je: „Nastavićemo naše istraživanje kako bi sekundarne baterije za električna vozila bile jeftinije, brže i dugotrajnije.
Izvor: autotech.news
