Nowe badanie: wysokotemperaturowe kryształy mogą wydłużyć zasięg aut elektrycznych do miliona kilometrów.

WarsawNowa technika w produkcji materiałów monokrystalicznych może przedłużyć trwałość katod w akumulatorach pojazdów elektrycznych (EV). Naukowcy z POSTECH i POSCO Holdings N.EX.T Hub opracowali metodę poprawy wytrzymałości katod na bazie niklu poprzez formowanie ich w pojedyncze duże kryształy. To odkrycie, opublikowane w ACS Materials & Interfaces, jest ważnym krokiem w kierunku tworzenia trwalszych baterii do pojazdów elektrycznych.

Baterie litowe (Li) są kluczowymi elementami pojazdów elektrycznych (EV). Działają poprzez przemieszczanie jonów litowych pomiędzy dwiema częściami, zwanymi katodą i anodą. Materiały niklowe (Ni) są powszechnie stosowane w tych bateriach, ponieważ potrafią przechowywać wiele jonów litowych. Niemniej, tradycyjne katody oparte na niklu składają się z wielu małych kryształów, które z czasem i przy wielokrotnym użytkowaniu ulegają degradacji i tracą swoją efektywność.

Zespół badawczy odkrył, że wytwarzanie tych materiałów w wysokich temperaturach prowadzi do powstania katod o lepszej wytrzymałości. Kluczowe punkty obejmują:

Tradycyjne katody niklowe z polikrystalicznej struktury ulegają degradacji z upływem czasu. Jednak synteza monokryształów w wysokich temperaturach poprawia ich trwałość. Kluczowym czynnikiem dla uzyskania wysokiej jakości monokryształów jest osiągnięcie "krytycznej temperatury". Monokryształy są odporne na degradację i wydłużają żywotność baterii w pojazdach elektrycznych.

Zespół pracował nad znalezieniem optymalnej temperatury do produkcji wysokiej jakości katod niklowych w formie monokryształów. Przeprowadzili testy przy różnych temperaturach i odkryli, że wytwarzanie materiałów powyżej określonej kluczowej temperatury prowadziło do „zagęszczania”. Ten proces powodował zwiększenie rozmiaru wewnętrznych ziaren i wypełniał puste przestrzenie w materiale, co czyniło go bardzo twardym i odpornym na zużycie.

Zobacz również:

Dzisiaj · 15:58

Nowa galaktyka odkryta przez Webba: istotne wsparcie badawcze

Nowa metoda przyczynia się do wydłużenia żywotności katod na bazie niklu. Profesor Kyu-Young Park podkreślił, że ich celem jest stworzenie tańszych, szybszych i trwalszych baterii wtórnych. Mają nadzieję, że to wpłynie pozytywnie na wydajność i efektywność kosztową baterii w pojazdach elektrycznych na dłuższą metę.

Te odkrycia mogą zrewolucjonizować przemysł pojazdów elektrycznych. Trwalsze baterie oznaczają rzadszą potrzebę ich wymiany, co może obniżyć koszty posiadania auta elektrycznego. Ponadto zmniejszenie liczby baterii do utylizacji i mniejsze zapotrzebowanie na surowce mogą mieć pozytywny wpływ na środowisko.

Ta technologia może umożliwić pojazdom elektrycznym podróżowanie na znacznie dłuższe dystanse, być może nawet do jednego miliona kilometrów. Byłaby to istotna korzyść dla konsumentów, którzy nadal mają wątpliwości co do ograniczonego zasięgu samochodów elektrycznych.

Badania te wskazują, że w przyszłości pojazdy elektryczne będą wyposażone w lepsze i trwalsze baterie. Poprzez ulepszenie procesu produkcji pojedynczych kryształów w wysokich temperaturach, można znacząco poprawić żywotność i wydajność akumulatorów EV.