AFM: учёные из РФ почти вдвое замедлили деградацию аккумуляторов электромобилей

Учёные Сколтеха сообщили о значительном прорыве в области катодных материалов для литий‑ионных батарей. В статье в Advanced Functional Materials они показали, что введение всего 0,5 мольных процентов оксида тантала (Ta₂O₅) в никельсодержащий слоистый катод почти вдвое замедляет потерю ёмкости на каждый цикл заряд‑разряд. Такой эффект напрямую повышает ресурс батарей для электромобилей и других энергоёмких применений.

Классические высоконикелевые катоды страдают от быстрой структурной деградации: при эксплуатации в них формируются микротрещины, частицы растрескиваются и теряют электрический контакт, что приводит к ускоренной просадке ёмкости. Одним из решений считается создание частиц с внутренним градиентом: в центре — максимум никеля (и, соответственно, энергоёмкости), к поверхности увеличиваются доли марганца и кобальта, стабилизирующих структуру.

Соавтор работы Люция Ситникова отмечает, что поддерживать такой сложный профиль состава крайне трудно: уже на стадии синтеза и особенно при высокотемпературном литировании металлы стремятся выровнять концентрации, а частицы — укрупниться. Чтобы предсказать поведение системы, команда сначала создала математическую модель, связывающую параметры соосаждения с итоговым распределением элементов, а затем по её результатам оптимизировала процесс.

Критическим этапом стала финальная термообработка. Именно здесь авторы применили Ta₂O₅. По словам старшего научного сотрудника Александры Савиной, высоковалентный тантал локализуется вблизи поверхности кристаллитов и формирует несколько‑нанометровый обогащённый слой, эпитаксиально продолжающий слоистую структуру. Такая модификация подавляет диффузию катионов, препятствует «размыванию» градиента и росту зёрен при высоких температурах.

Электрохимические испытания показали, что танталсодержащий катод дольше сохраняет ёмкость и стабильность структуры при многократных циклах. Исследование объединяет моделирование, контролируемый синтез и продвинутые методы анализа — включая просвечивающую электронную микроскопию — и демонстрирует технологическую реализуемость подхода. По оценке авторов, подобные модификации могут стать важным шагом к созданию более надёжных и долговечных аккумуляторов нового поколения, сообщает new-science.ru.

Читайте также:

• С 2025 года в РФ появятся новые штрафы в сфере ЖКХ
• Для автомобилистов могут вернуть скидку 50% на добровольную оплату штрафов
• Штраф за отсутствие прописки в 2026 году: в каких случаях надо будет платить
• В Госдуме раскрыли средний размер пенсии в России в 2026 году
• В России могут узаконить выплаты алиментов продуктами и одеждой