Ученые из Института исследований металлов Китайской академии наук разработали новую стратегию проектирования катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Метод основан на физико-химических свойствах микроэлементов, что позволяет перейти от случайного подбора компонентов к целенаправленной разработке.
Исследователи выделили два механизма: элементы с низкой плотностью ионного заряда ускоряют движение ионов лития, а элементы с прочными связями металл-кислород укрепляют структуру материала. На основе этих критериев были выбраны магний, кальций, титан и цирконий для создания безкобальтового катода.
Каждый из выбранных элементов составляет около 1% состава материала. Тесты показали, что аккумулятор с таким катодом заряжается почти до 80% за 3 минуты. После 350 циклов быстрой зарядки и разрядки с интервалом в 6 минут сохранение емкости составило 82,4%.
Прототип батареи емкостью 5,74 Ач показал плотность энергии 278,6 Втч/кг при температуре -20 градусов Цельсия. Результаты исследования, опубликованные 1 октября в журнале Nature Synthesis, открывают новые возможности для создания эффективных аккумуляторов для электротранспорта и систем хранения энергии.
