Почему ухудшается работа аккумулятора?

Сегодня я хотел бы рассказать об одной актуальной проблеме, над которой бьётся научное сообщество.

Наверняка каждый из вас замечал, что со временем аккумуляторы смартфонов и других беспроводных устройств начинают хуже держать заряд, и время работы от одной зарядки постепенно уменьшается.

Это происходит из-за того, что внутренние компоненты аккумулятора постепенно разрушаются.

Подобно ржавчине на железе, из-за постоянного взаимодействия катода с электролитом (жидкостью, которая переносит ионы лития между анодом и катодом) на поверхности катода происходит структурная перестройка. ⠀

Это приводит к образованию барьерного слоя, который мешает свободному переходулития в электролит и обратно. ⠀

Чем больше циклов заряда/разряда испытывает аккумулятор, тем толще становится этот барьер. При этом рабочее напряжение и электрическая емкость уменьшаются и, соответственно, время работы от одного заряда также становится меньше.

Чтобы избежать образования барьерного слоя, используется эффект,
который называется сегрегация – процесс самопроизвольного перемещения некоторых атомов из объема материала на его поверхность. ⠀

Оказывается, при помощи этого эффекта удается сделать поверхность более стойкой к разрушению или образованию барьерного слоя, который мешает переносу ионов лития!

Но понять, какие атомы смогут переходить на поверхность и защищать ее, не так просто. Для этого нужно проводить отдельное исследование по поиску легирующих элементов, которые помогут предотвратить негативную перестройку на поверхности катода.⠀

Это вкратце суть одного из проектов, над которым я сейчас работаю совместно с учёными из Сколково.

В планах не только провести очередное исследование, но и синтезировать реальную аккумуляторную ячейку с улучшенными свойствами на основе наших результатов.