Міжнародна команда дослідників з Китайського інституту матеріалознавства NIMTE та Чиказького університету зробила прорив у збереженні енергії: їм вдалося досягти повного (100%) відновлення напруги в старіючих літій-іонних батареях. Ключем до цього відкриття стало створення катодного матеріалу з властивістю нульового теплового розширення (ZTE).
У світі, де дедалі більше енергії надходить із сонця та вітру, потреба в надійних системах зберігання зростає. Літій-іонні батареї (LIB) стали основою таких рішень завдяки високій щільності зберігання енергії та здатності швидко її віддавати. Проте з віком ці батареї втрачають ефективність через деградацію структури катода.
Однією з причин старіння батарей є реакції кисневого редоксу (OR), які, з одного боку, дозволяють збільшити ємність на 30%, але з іншого — можуть призводити до втрати кисню, асиметричного деформування кристалічної решітки й, відповідно, падіння напруги.
Щоб вирішити цю проблему, вчені виявили у збагачених літієм оксидних катодах ефект негативного теплового розширення (NTE) при нагріванні до 150–250°C. Замість того, щоб вважати це дефектом, вони використали це як налаштовувану властивість. Згодом їм вдалося створити перший у світі катод із нульовим тепловим розширенням (ZTE), який не деформується при нагріванні, що значно підвищує стабільність і довговічність батареї.
Найбільш вражаюче досягнення — після впливу на батарею імпульсами напруги в 4 В, дослідникам вдалося повністю відновити кристалічну структуру та повернути втрачений рівень напруги. Це відкриває шлях до створення «розумних» систем заряджання, здатних омолоджувати батареї електромобілів і вдвічі збільшувати їхній термін служби.
Відкриття може мати величезне значення для енергетичної галузі, дозволяючи економити ресурси та зменшити витрати на обслуговування електротранспорту та систем зберігання енергії.
