Китайские ученые из Университета Цинхуа совершили прорыв в области производства литийионных аккумуляторов, раскрыв сложные механизмы взаимодействия между микроструктурой электродов и процессом их смачивания электролитом. Так удалость найти решение одной из главных проблем при изготовлении батарей — неполного и неэффективного проникновения электролита. Работа опубликована в журнале Green Energy and Intelligent Transportation (GEIT).
Используя методы рентгеновской компьютерной томографии, исследователи смогли воссоздать трехмерную структуру электродов и проанализировать влияние производственных параметров на процесс смачивания. Выяснилось, что увеличение давления прокатки и содержания активного материала приводит к снижению пористости, что, в свою очередь, ухудшает проницаемость электродов и замедляет проникновение электролита. При этом усиливаются капиллярные силы, что создает противоречивое поведение в процессе смачивания.
Одной из ключевых находок стала причина неполного смачивания: во-первых, это частичное закрытие пор во время производства, не позволяющее электролиту проникать вглубь материала; во-вторых, — захват внутри структуры газов, которые препятствуют полному заполнению. Исследование позволило количественно оценить проницаемость и капиллярные силы, от которых напрямую зависят эффективность и скорость смачивания.
Работа ученых закладывает основу для более глубокого понимания и прогнозирования процессов на микроскопическом уровне, что может существенно улучшить конструкцию батарей, повысить их надежность и продлить срок службы. Новые подходы позволят не только ускорить процесс производства, но и снизить затраты, что особенно актуально на фоне растущего спроса на аккумуляторы для электромобилей и систем хранения энергии.
Ранее ученые выяснили, как сделать суспензии более текучими.
