Команда з UNIST у Південній Кореї під керівництвом професора Хьон Чжон Лі визначила причину внутрішнього розтріскування в монокристалічних катодах з літій-нікель-марганцевого оксиду (LNMO), що є критично важливим компонентом у високоефективних акумуляторах. Їхнє дослідження, опубліковане 11 квітня 2025 року в Angewandte Chemie International Edition, пропонує рішення для підвищення довговічності акумуляторів.
Монокристалічні катоди, хоча й не мають меж зерен, які викликають міжзеренне розтріскування, все ще схильні до внутрішніх тріщин під час швидкого заряджання та розряджання. Команда виявила, що нерівномірна дифузія іонів літію створює локалізовану напругу, що призводить до тріщин, коли міцність кристала перевищується.
Дослідники ввели магній у кристалічну решітку, щоб він діяв як структурна підтримка, яка пригнічує скорочення шляхів дифузії іонів і підвищує рухливість іонів літію, зменшуючи внутрішні напруження. Експериментальні результати підтвердили, що монокристалічні катоди, леговані магнієм, показали значну стабільність і зменшення утворення тріщин під час швидкого циклування.
«Це дослідження дає чітке розуміння механізмів механічної деградації в монокристалічних катодах», — сказала професор Лі. Інтеграція експериментальних і обчислювальних підходів встановила ефективну стратегію проектування для підвищення їх структурної цілісності, що є вирішальним для комерціалізації високоефективних акумуляторів наступного покоління.