Sebuah tim di UNIST di Korea Selatan, yang dipimpin oleh Profesor Hyeon Jeong Lee, telah menemukan penyebab keretakan internal pada katoda litium nikel mangan oksida (LNMO) kristal tunggal, komponen penting dalam baterai berkinerja tinggi. Penelitian mereka, yang diterbitkan pada 11 April 2025, di Angewandte Chemie International Edition, menawarkan solusi untuk meningkatkan daya tahan baterai.
Katoda kristal tunggal, meskipun tidak memiliki batas butir yang menyebabkan keretakan intergranular, masih rentan terhadap retakan internal selama pengisian dan pengosongan daya yang cepat. Tim menemukan bahwa difusi ion litium yang tidak merata menciptakan tekanan lokal, yang menyebabkan retakan ketika kekuatan kristal terlampaui.
Para peneliti memperkenalkan magnesium ke dalam kisi kristal untuk bertindak sebagai penyangga struktural, yang menghambat kontraksi jalur difusi ion dan meningkatkan mobilitas ion litium, mengurangi tekanan internal. Hasil eksperimen mengkonfirmasi bahwa katoda kristal tunggal yang didoping magnesium menunjukkan stabilitas yang signifikan dan mengurangi pembentukan retakan di bawah siklus cepat.
"Studi ini memberikan pemahaman yang jelas tentang mekanisme degradasi mekanis pada katoda kristal tunggal," kata Profesor Lee. Integrasi pendekatan eksperimen dan komputasi telah menetapkan strategi desain yang efektif untuk meningkatkan integritas struktural mereka, yang penting untuk komersialisasi baterai berkinerja tinggi generasi berikutnya.