Китайские ученые разгадали загадку, как сделать аккумуляторы дешевле и долговечнее

Исследователи из Университета Цинхуа раскрыли важный аспект, который долгое время оставался “черным ящиком” в производстве аккумуляторов, — это процесс смачивания электролитом.

С помощью рентгеновской томографии они изучили, как микроструктура электрода влияет на распределение электролита внутри батареи, и сделали выводы, которые могут изменить подход к массовому производству аккумуляторов.

Смачивание — ключевой процесс, от которого зависит, насколько эффективно ионы будут перемещаться внутри батареи. Чем лучше электролит заполняет поры в электроде, тем стабильнее и долговечнее работает устройство. Исследование показало, что в процессе производства, особенно во время каландрирования (уплотнение слоя электрода), пористость может снижаться. Это делает материал менее проницаемым и затрудняет проникновение электролита в поры.

Кроме того, исследователи выявили две дополнительные причины неполного смачивания: частичное закрытие пор при производстве и захват газов, которые препятствуют проникновению жидкости. Эти открытия особенно важны, поскольку даже небольшие отклонения в смачивании могут существенно повлиять на эффективность батареи.

На практике это означает, что производители смогут модифицировать технологические параметры — например, давление каландрирования или состав электродов — чтобы улучшить смачивание. В долгосрочной перспективе это приведет к созданию более эффективных, стабильных и дешёвых аккумуляторов, что сделает передовые устройства и электромобили доступнее.

Следующий шаг — разработка численных моделей, которые смогут точно описывать процессы на уровне электродов и электролита, и тем самым предсказывать, как будет вести себя батарея ещё на стадии проектирования.

Источник: interesting engineering