Tại sao pin EV tinh thể đơn lại bị nứt, phai màu và đôi khi hỏng hóc

Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne và Đại học Chicago đã phát hiện ra nguyên nhân cơ bản gây suy giảm trong các cực dương lithium-ion giàu niken đơn tinh thể được sử dụng trong pin xe điện (EV). Mặc dù các cực dương đơn tinh thể ban đầu được kỳ vọng sẽ vượt trội hơn các cực dương đa tinh thể truyền thống bằng cách tránh được các vết nứt liên quan đến ranh giới hạt, nhưng chúng vẫn xuất hiện các vết nứt không mong muốn và suy giảm hiệu suất. Sử dụng các kỹ thuật hiển vi tia X synchrotron tiên tiến và hiển vi điện tử, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng sự không đồng nhất trong phản ứng bên trong các hạt đơn tinh thể gây ra ứng suất nội bộ, dẫn đến các vết nứt ở quy mô nano từ bên trong các hạt, một cơ chế suy giảm khác biệt so với vật liệu đa tinh thể. Phát hiện này thách thức các giả định trước đây và các nguyên tắc thiết kế truyền thống dựa trên các cực dương đa tinh thể. Đáng chú ý, nghiên cứu cho thấy coban, vốn trong các cực dương đa tinh thể thường thúc đẩy sự nứt vỡ nhưng ngăn ngừa sự rối loạn cấu trúc, thực sự cải thiện độ bền trong các cực dương đơn tinh thể, trong khi mangan lại gây ra nhiều tổn thương cơ học hơn. Những phát hiện này gợi ý rằng cần có các chiến lược thiết kế mới và thành phần vật liệu mới để nâng cao tuổi thọ và độ an toàn của pin.