Недостатки катодов тормозят развитие электрических автомобилей на литий-ионных батареях. Катодные материалы обычно изготовлены из слоистых оксидов переходных элементов, в частности с преобладанием никеля. Отечественные ученые из Сколтеха усовершенствовали два материала. Они изменили их микроструктуру, оставив химический состав прежним.

Скорректировать морфологию слоистых оксидов специалистам из Сколтеха удалось путем изменения процедуры синтеза материалов. В результате получили монокристаллы сфероподобной формы, благодаря которым удельная теплоемкость катода увеличилась на 10 – 25%. Сфероподобные частицы можно сильнее уплотнить, в отличие от традиционных кристаллов в виде октаэдров, поэтому катод станет меньше, а весь аккумулятор – компактнее. Заняв тот же самый объем в подкапотном пространстве электротранспорта, батарея будет запасать больше энергии и дальность беззарядного хода увеличится. Об этом рассказал представитель Сколтеха Артем Абакумов, возглавляющий исследование.

В качестве важного бонуса усовершенствованные материалы медленнее изнашиваются, поскольку сферическая геометрия монокристаллов уменьшает площадь контакта катода с электродом. За счет этого замедляется процесс образования трещин и срок эксплуатации аккумулятора увеличивается. В будущем эксперименты с размером монокристаллов продолжатся, поскольку ученые надеются достичь более плотной компоновки за счет сочетания сфер различного диаметра. Это позволит еще больше повысить энергоемкость батарей для электрокаров. Параллельно ученые планируют включить в эксперимент слоистые оксиды переходных металлов с более высоким содержанием никеля.

Разработка Сколтеха уже зарегистрирована в Роспатенте. Финансовую поддержку данного исследования оказал Научный фонд России. Подробности эксперимента были опубликованы на страницах издания Energy Advances. Полученный результат имеет большую важность для развития электрического транспорта, где принципиальное значение имеют энергоемкость батарей.