إيريكا بجامعة هانيانغ تكتشف خللًا قد يؤدي إلى تقصير عمر المركبات الكهربائية
ظهرت بطاريات الكاثود-الخالية من الكوبالت-والنيكل العالي-مثل بطاريات المنغنيز-البطاريات الأساسية المطلية بالنيكل-كبديل أقل تكلفة-يمكن أن يقلل الاعتماد على المعادن المهمة. ومع ذلك، كشفت دراسة جديدة أجراها باحثون في جامعة هانيانغ إيريكا أن تعريض المواد الأولية للهواء يغير كيمياء المنغنيز، مما يخلق عيوبًا سطحية تفاعلية تسرع من انهيار الإلكتروليت وتسببتدهور بطارية السيارة الكهربائية.
الدراسة بقيادةالبروفيسور جين هو بانغ إلى جانب باحث الدكتوراه جينها شيم من جامعة هانيانغ إيريكا، كوريا الجنوبية، يحدد التحدي الذي تم التغاضي عنه في تخزين السلائف ويوفر استراتيجية عملية لاستعادة الاستقرار المادي. تم توفير النتائج على الإنترنت في 13 مايو 2026، ونشرت في المجلد 19، العدد 12 من مجلةعلوم الطاقة والبيئةفي 23 يونيو 2026.
رؤى الدراسة الرئيسية
السبب الجذري:يؤدي تخزين المواد الأولية للكاثود في الهواء-في مناطق التخزين المكشوفة إلى أكسدة المنغنيز السطحي قبل التركيب النهائي.
آلية التدهور:يؤدي ذلك إلى إنشاء مناطق سطحية معيبة غنية بمادة Jahn-Teller التي شوهت أنواع المنغنيز، مما أدى إلى مضاعفة قدرة التلاشي تقريبًا في اختبارات الدراجات الممتدة.
تعديل التوليف:تؤدي زيادة الليثيوم الزائد أثناء عملية التصنيع إلى منع تكوين الطور السطحي المعيب واستعادة رابطة الأكسجين المستقرة للمنجنيز-.
نتيجة الأداء:تحتفظ كاثودات النيكل العالية-المعدلة بأكثر من 90% من سعتها أثناء اختبارات التدوير الممتدة.
التحكم في كيمياء المنغنيز في -كاثودات النيكل العالية
يتم تقديم المنغنيز عادة لتحقيق الاستقراربطاريات EV عالية-من النيكللكن فريق البحث أثبت أنه يمكن أن يصبح بشكل غير متوقع مصدرًا لعدم الاستقرار إذا تم إهمال تاريخ السلائف.
"لقد وجدنا أن الغلاف الغني بالمنغنيز-، والذي يتم إدخاله عادةً لحماية كاثودات النيكل العالية-، يمكن أن يصبح بدلاً من ذلك عاملًا محفزًا للتحلل إذا لم يتم التحكم في الكيمياء الأولية بعناية،" يشرح البروفيسور بانغ."حتى الاختلافات الصغيرة في سجل تخزين السلائف يمكن أن تؤثر بشكل كبير على استقرار البطارية."
ولمعالجة الخلل دون الحاجة إلى عمليات إعادة تصميم كبيرة لخطوط الإنتاج أو الطلاءات الثانوية باهظة الثمن، قام الباحثون بتعديل معايير التوليف. ومن خلال زيادة الليثيوم الزائد، تمكن الفريق من تحييد العيوب السطحية الناجمة عنالتعرض للهواء المسبقواستعادة مستقرةكيمياء المنغنيز.
"تظهر نتائجنا أنه حتى الاختلافات الطفيفة في تاريخ السلائف يمكن أن يكون لها عواقب وخيمة على أداء البطارية، مما يجعل إدارة السلائف أحد الاعتبارات المهمة في مجال التصنيع-على نطاق واسع،" يضيف البروفيسور بانج.
يوفر التحكم الدقيق في التعامل مع السلائف وقياس العناصر الكيميائية الليثيوم طريقًا عمليًا نحو بطاريات أكثر متانة، مما يؤدي إلى إطالة عمر البطارية للمركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة.