มหาวิทยาลัย Hanyang ERICA พบข้อบกพร่องที่อาจทำให้อายุการใช้งานของ EV สั้นลง
แบตเตอรี่นิกเกิลแคโทด-อิสระสูง-โคบอลต์-เช่น แบตเตอรี่แกนนิกเกิลเคลือบแมงกานีส-- ได้กลายเป็นทางเลือกที่มีต้นทุน-ที่ต่ำกว่า ซึ่งสามารถลดการพึ่งพาแร่ธาตุที่สำคัญได้ อย่างไรก็ตาม การศึกษาใหม่ที่นำโดยนักวิจัยจาก Hanyang University ERICA เผยให้เห็นว่าการเปิดเผยวัสดุตั้งต้นสู่อากาศจะเปลี่ยนแปลงเคมีของแมงกานีส ทำให้เกิดข้อบกพร่องที่พื้นผิวที่เกิดปฏิกิริยาซึ่งเร่งการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์และทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ EV.
ศึกษานำโดยศาสตราจารย์ Jin Ho Bang ร่วมกับปริญญาเอก Scholar JinHa Shim จาก Hanyang University ERICA ประเทศเกาหลีใต้ระบุความท้าทายที่ถูกมองข้ามในการจัดเก็บสารตั้งต้น และจัดเตรียมกลยุทธ์เชิงปฏิบัติเพื่อฟื้นฟูเสถียรภาพของวัสดุ ข้อค้นพบนี้เผยแพร่ทางออนไลน์เมื่อวันที่ 13 พฤษภาคม พ.ศ. 2569 และเผยแพร่ในเล่มที่ 19 ฉบับที่ 12 ของวิทยาศาสตร์พลังงานและสิ่งแวดล้อมวันที่ 23 มิถุนายน 2569
ข้อมูลเชิงลึกการศึกษาที่สำคัญ
สาเหตุหลัก:การจัดเก็บวัสดุตั้งต้นของแคโทดในอากาศ-พื้นที่จัดเก็บที่ถูกเปิดเผยจะทำให้แมงกานีสของพื้นผิวออกซิไดซ์ก่อนการสังเคราะห์ขั้นสุดท้าย
กลไกการย่อยสลาย:สร้างบริเวณพื้นผิวที่มีข้อบกพร่องซึ่งเสริมด้วยสายพันธุ์แมงกานีสที่บิดเบี้ยวของ Jahn{0}}Teller ความจุเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่าในการซีดจางในการทดสอบแบบวงรอบแบบขยาย
การปรับการสังเคราะห์:การเพิ่มลิเธียมส่วนเกินในระหว่างการสังเคราะห์จะยับยั้งการก่อตัวของเฟสพื้นผิวที่มีข้อบกพร่อง และฟื้นฟูพันธะออกซิเจนของแมงกานีส{0}}ให้เสถียร
ผลการดำเนินงาน:แคโทดนิกเกิลสูง-ที่ได้รับการดัดแปลงจะรักษาความจุได้มากกว่า 90% ในระหว่างการทดสอบการปั่นจักรยานแบบขยายเวลา
การควบคุมเคมีแมงกานีสในแคโทดนิกเกิลสูง-
แมงกานีสมักถูกนำมาใช้เพื่อรักษาเสถียรภาพแบตเตอรี่นิกเกิล EV สูง-แต่ทีมวิจัยแสดงให้เห็นว่ามันสามารถกลายเป็นสาเหตุของความไม่แน่นอนโดยไม่คาดคิดหากละเลยประวัติของสารตั้งต้น
"เราพบว่าเปลือกที่มีแมงกานีส-อุดม ซึ่งปกติถูกนำมาใช้เพื่อปกป้องแคโทดนิกเกิลสูง- สามารถกลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการย่อยสลายแทนได้ หากไม่มีการควบคุมเคมีของสารตั้งต้นอย่างระมัดระวัง" ศ.บัง อธิบาย "แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในประวัติการจัดเก็บสารตั้งต้นก็อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเสถียรของแบตเตอรี่"
เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องโดยไม่ต้องมีการออกแบบสายการผลิตใหม่ครั้งใหญ่หรือการเคลือบทุติยภูมิที่มีราคาแพง นักวิจัยได้ปรับพารามิเตอร์การสังเคราะห์ ด้วยการเพิ่มลิเธียมส่วนเกิน ทีมงานจึงแก้ไขข้อบกพร่องที่พื้นผิวที่เกิดจากการสัมผัสกับอากาศของสารตั้งต้นและกลับคืนมาอย่างมั่นคงเคมีแมงกานีส.
"ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่าแม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในประวัติศาสตร์ของสารตั้งต้นก็อาจมีผลกระทบสำคัญต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ทำให้การจัดการสารตั้งต้นเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญสำหรับ-การผลิตขนาดใหญ่“ ศ.บัง กล่าวเสริม
การควบคุมสารตั้งต้นอย่างระมัดระวังและปริมาณสารสัมพันธ์ลิเธียมช่วยให้แบตเตอรี่มีความทนทานมากขึ้น ช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่สำหรับ EV และระบบกักเก็บพลังงาน