Специалисты Массачусетского технологического института разработали принципиально новую теоретическую модель, объясняющую фундаментальные процессы в литий-ионных аккумуляторах. Многолетние исследования с использованием импульсных методов измерения показали, что скорость интеркаляции лития определяется не диффузией ионов, как считалось decades, а синхронным переносом ионов и электронов.
Ученые провели точные измерения на более чем 50 комбинациях электролитов и электродов, включая широко используемые в электромобилях и электронике материалы. Результаты продемонстрировали, что реальная скорость интеркаляции значительно ниже предсказаний классической модели Батлера-Фольмера. Ключевым открытием стало наблюдение, что ион лития может проникать в электрод только одновременно с переносом электрона.
Новая модель CIET предлагает конкретные пути улучшения аккумуляторов. Понимание механизма контроля скорости реакции позволяет разрабатывать системы с ускоренной зарядкой. Одновременно появляется возможность снизить деградацию батарей за счет минимизации побочных электрохимических процессов. Особенно значимым это открытие становится для современных аккумуляторных материалов типа NMC и LCO.
Исследование, опубликованное в журнале Science, знаменует переход от эмпирического подхода к фундаментальному проектированию аккумуляторов. Профессор Мартин Базант отмечает, что модель открывает путь к созданию энергонакопительных систем с программируемыми характеристиками и повышенной эффективностью.
