Các nhà khoa học Mỹ kéo dài tuổi thọ pin, khắc phục vấn đề suy giảm dung lượng

Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne và Trường Kỹ thuật Phân tử Pritzker thuộc Đại học Chicago đã xác định các nguyên nhân chính gây suy giảm dung lượng và rút ngắn tuổi thọ của pin lithium-ion, đặc biệt là những pin sử dụng vật liệu catốt giàu niken. Nghiên cứu của họ, được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology, cho thấy giả định phổ biến rằng catốt oxit lớp đơn tinh thể giàu niken (SC-NMC) suy giảm tương tự như vật liệu đa tinh thể giàu niken (PC-NMC) là không chính xác. Khác với PC-NMC, nơi sự hỏng hóc cơ học liên quan đến sự thay đổi thể tích gây nứt hạt, sự suy giảm của SC-NMC được thúc đẩy bởi biến dạng mạng tinh thể đa chiều do sự không đồng nhất của phản ứng và sự bất hoạt pha hóa học. Nghiên cứu đã định nghĩa lại vai trò của coban và mangan trong sự ổn định của pin: coban, trước đây được xem là có hại trong PC-NMC, lại rất quan trọng trong SC-NMC để giảm thiểu ứng suất cục bộ và tăng cường tuổi thọ, trong khi mangan làm trầm trọng thêm sự suy giảm cơ học. Hiểu biết này thách thức các chiến lược thiết kế và vật liệu hiện có được sử dụng trong catốt, gợi ý rằng cần có vật liệu và phương pháp mới để tối ưu hóa các catốt đơn tinh thể.