Это значит, что машина сможет проехать больше километров без подзарядки. Но есть проблема: никель менее стабилен, чем другие материалы. Он быстрее изнашивается, хуже переносит высокие температуры и может быть опасным.

Ученые из Техасского университета в Остине и Аргоннской национальной лаборатории решили разобраться, как сделать никелевые батареи безопаснее и долговечнее. Они сосредоточились на катодах — одной из двух частей аккумулятора, которая помогает накапливать энергию.

Катоды с высоким содержанием никеля могут изменить рынок электромобилей, увеличив их запас хода, — говорит Арумугам Мантирам, профессор и один из авторов исследования, опубликованного в журнале Nature Energy.

Но для этого нужно понять, как сделать их стабильными при нагревании. Это ключ к созданию безопасных батарей.

Что выяснили ученые

• Они провели более 500 экспериментов с 15 разными материалами для катодов.
• Обнаружили, что у каждого катода есть «точка невозврата» — уровень заряда, после которого материал становится нестабильным.
• Эта точка зависит от того, насколько прочно связаны атомы металла и кислорода, а также от того, как ведет себя поверхность материала.
• Если батарея переходит эту границу, начинается цепная реакция: температура растет, выделяется еще больше энергии, и аккумулятор может загореться или выйти из строя.

Чтобы оценить, насколько катод устойчив к нагреванию, ученые разработали специальный индекс. Он учитывает:

• состав материала,
• содержание никеля,
• размер кристаллов,
• химические свойства поверхности.

Почему это важно

Исследование открывает путь к созданию более безопасных и мощных батарей для электромобилей. Это особенно важно сейчас, когда спрос на такие машины растет, а мир переходит на экологически чистые источники энергии.

Наша работа — это дорожная карта для индустрии, — объясняет Зехао Цуй, научный сотрудник группы Мантирама.

Мы показываем, как добиться высокой энергии без ущерба для безопасности.

Сейчас ученые продолжают изучать катоды и их термостабильность. Следующий шаг — добавить в уравнение электролиты. Это жидкость, которая помогает ионам двигаться между электродами, обеспечивая заряд и разряд батареи. Надежное взаимодействие между катодом и электролитом — ключ к повышению безопасности и эффективности аккумуляторов.

Ранее ученые открыли растение, способное накапливать никель.