Güney Kore'deki UNIST'ten Profesör Hyeon Jeong Lee liderliğindeki bir ekip, yüksek performanslı bataryalarda kritik bir bileşen olan tek kristalli lityum nikel manganez oksit (LNMO) katotlardaki iç çatlamanın nedenini belirledi. 11 Nisan 2025'te Angewandte Chemie International Edition'da yayınlanan araştırmaları, batarya dayanıklılığını artırmak için bir çözüm sunuyor.
Tek kristalli katotlar, taneler arası çatlamaya neden olan tane sınırlarından yoksun olsalar da, hızlı şarj ve deşarj sırasında hala iç çatlaklara karşı hassastır. Ekip, düzensiz lityum iyon difüzyonunun, kristalin mukavemeti aşıldığında çatlaklara yol açan lokalize stres yarattığını keşfetti.
Araştırmacılar, iyon difüzyon yollarının kasılmasını engelleyen ve lityum iyon hareketliliğini artırarak iç gerilmeleri azaltan yapısal bir destek görevi görmesi için kristal kafesine magnezyum eklediler. Deneysel sonuçlar, magnezyum katkılı tek kristalli katotların hızlı çevrim altında önemli ölçüde kararlılık gösterdiğini ve çatlak oluşumunu azalttığını doğruladı.
Profesör Lee, "Bu çalışma, tek kristalli katotlardaki mekanik bozulma mekanizmalarının net bir şekilde anlaşılmasını sağlıyor" dedi. Deneysel ve hesaplamalı yaklaşımların entegrasyonu, yeni nesil yüksek performanslı bataryaların ticarileştirilmesi için çok önemli olan yapısal bütünlüklerini geliştirmek için etkili bir tasarım stratejisi oluşturmuştur.