Un team dell'UNIST in Corea del Sud, guidato dal professor Hyeon Jeong Lee, ha individuato la causa della fessurazione interna nei catodi monocristallini di ossido di litio, nichel e manganese (LNMO), un componente critico nelle batterie ad alte prestazioni. La loro ricerca, pubblicata l'11 aprile 2025 su Angewandte Chemie International Edition, offre una soluzione per migliorare la durata della batteria.
I catodi monocristallini, pur mancando di bordi di grano che causano la fessurazione intergranulare, sono comunque suscettibili di fessure interne durante la carica e la scarica rapide. Il team ha scoperto che la diffusione irregolare degli ioni litio crea stress localizzato, portando a fessure quando la resistenza del cristallo viene superata.
I ricercatori hanno introdotto il magnesio nel reticolo cristallino per fungere da supporto strutturale, che inibisce la contrazione dei percorsi di diffusione degli ioni e aumenta la mobilità degli ioni litio, riducendo le tensioni interne. I risultati sperimentali hanno confermato che i catodi monocristallini drogati con magnesio hanno mostrato una stabilità significativa e una ridotta formazione di cricche durante i cicli rapidi.
"Questo studio fornisce una chiara comprensione dei meccanismi di degradazione meccanica nei catodi monocristallini", ha affermato il professor Lee. L'integrazione di approcci sperimentali e computazionali ha stabilito un'efficace strategia di progettazione per migliorare la loro integrità strutturale, fondamentale per la commercializzazione di batterie ad alte prestazioni di nuova generazione.