LifePO4 – это натуральный минерал из оливинового семейства, который сейчас только набирает популярность в виде материала для создания катода в литий-ионных батареях, представляя из себя более долговечный и безопасный материал по сравнению с оксидом лития и кобальта, который в основном используется в аккумуляторах для смартфонов, ноутбуков и прочей электронике.
Во время попыток оптимизации скорости заряда-разряда LFP ранее ученые проводили эксперименты с покрытиями для того чтобы улучшить электропроводность частиц и уменьшить из размеры для ускорения трансформации. Но то, что ученые не понимали деталей прохождения процесса по поглощению и высвобождению ионов лития через катод LFP уменьшало эффективность этих работ и замедляло скорейшее внедрение этого материала.
Изучая с помощью специального рентгеновского микроскопа, который находится в Lawrence Berkley National Laboratory, а потом с помощью трансмиссионного электронного микроскопа расположенного в Ливерморе, очень тонкие срезы коммерческих батарей, работники лаборатории в корпорации Sandia получили доказательства того, что заряд и разряд LFP ограничен началом фазовой трансформации и ни в коем случае не зависит от размера частиц.
Один из создателей статьи, которая была опубликована в итоге расследования в журнале Nano Letters, Фарид Эли Габали сравнивает процесс разряда с изготовлением воздушной кукурузы. «Сначала происходит полный разряд одной частицы, потом другой, одной за другой, на подобие попкорна, поглощая литий».
Электроды LFP в поперечном сечении, на различных стадиях зарядки, представляют из себя мозаику, где обогащенные и объединенные литием частицы соседствуют с друг другом. «Мы можем наблюдать только две фазы: в частице ли есть литий, либо его нет», — отмечает Эль Габали.
Ученые создавали для проведения опытов плоские батареи в виде таблеток коммерческого класс из сырьевых материалов, используя свою линию Sandia Lab по созданию ячеечных аккумуляторов в Нью-Мексико. Аккумуляторы заряжались и испытывались на стандартное поведение, а потом разбирались в последствии нового процесса нарезания слоев с сохранение пространственной конфигурации между анодом и катодом.
Ваше мнение