طوْر متسق من أطوار البيروفسكايت يحافظ على استقرار كاثود غني بالنيكل

الاعتماد على أحدث الأكاسيد الغنية بالنيكل، المكوَّنة من طبقات (التي تأخذ الصيغة LiNi_xCo_yMn_{1 − x − y}O₂، بحيث تكون قيمة x  أعلى من 0.5)، بوصفها مواد كاثود لبطاريات أيون الليثيوم يُمكن أن يدفع مستوى الطاقة وكثافة القدرة إلى مستوًى أعلى مما هو متاح حاليًا. إلا أنَّ تباين الحجم المرتبط بانفعال الشبكة متبايِن الخواص، والإجهاد الذي ينشأ أثناء إقحام الليثيوم (أو إزالته)، يتسبب في إحداث درجةٍ عالية من عدم الاستقرار في البنية، وانحلالًا كهروكيميائيًّا لمواد الكاثود، وهي الظاهرة التي تزداد تفاقمًا عندما تعمل البطارية عند جهد عالٍ (أعلى من 4.5 فولت)، علمًا بأنَّ هذا الجهد العالي ضروري لإطلاق طاقتها العالية. وحتى بعدما بذل العلماء جهودًا كثيرة لإيجاد طريقة لتثبيط الانفعال من أجل التخفيف من التراكم المستمر لانفعال الشبكة، ما زال هذا الهدف صعب المنال.

وفي هذا البحث المنشور، أدخل الباحثون طوْرًا متسقًا من أطوار البيروفسكايت ضِمن البنية الطبقية، ليكون بمثابة «مسمار برشام»، وبذلك خففوا بدرجة كبيرة من التطورات البنيوية الضارة بتأثيرٍ مُثبِّت. وجد الباحثون أنَّ تطور انفعال الشبكة في كل دورة ينخفض انخفاضًا ملحوظًا، بنسبة 70% تقريبًا، مُقارنةً بالمواد التقليدية؛ ما يعزز الوحدة التركيبية (أو المورفولوجية) تعزيزًا كبيرًا، وهذا يؤدي بدوره إلى تحسن ملحوظ في قابلية البطارية للتدوير (أي إعادة شحنها عدة مرات قبل أن تبدأ في التحلُّل).

تجدر الإشارة إلى أنَّ هذا النهج، القائم على تثبيط الانفعال، يوسِّع المنظور الخاص بهندسة الشبكات للتخلص من الانفعال الناتج من إقحام الليثيوم (أو إزالته)، ويُمهد بذلك الطريق نحو ابتكار أقطاب كاثود ذات مستويات عالية من كثافة الطاقة، والمتانة التي تدوم طويلًا.