Ученые США выяснили, почему «умирают» тяговые батареи: Китай уже научился возвращать до 76% емкости катодам

Американские ученые попытались разобраться, из-за чего часть современных тяговых аккумуляторов теряет емкость быстрее ожидаемого. Результаты оказались неожиданными: проблема кроется не в «плохой» идее монокристаллических катодов, а в том, как именно внутри них протекают реакции. На фоне этих выводов в Китае параллельно усилили исследования по восстановлению уже отработавших литий-ионных элементов — и в лаборатории получили весьма обнадеживающие цифры.

Выводы США: трещины появляются не там, где их ждали

Работы Аргоннской национальной лаборатории и Чикагского университета показали, что прежние представления, сформированные на примере поликристаллических катодов, некорректно переносили на монокристаллические материалы. Да, монокристалл действительно лишен границ зерен, которые часто становятся «слабыми местами». Но это не делает его неуязвимым.

Что именно разрушает катод с высоким содержанием никеля

• внутри отдельных частиц реакция идет неравномерно;
• из-за этого возникают внутренние механические напряжения;
• при многократных циклах заряд-разряд напряжения накапливаются;
• в итоге появляются трещины и падает полезная емкость.

Китайский подход: не только переработка, но и «реанимация»

Пока американцы уточняют механизм старения, китайские исследователи делают ставку на регенерацию материалов. Во второй половине 2025 года команда Хуачжунского университета науки и технологий сообщила о методе восстановления катодов с высоким содержанием никеля с применением расплавленной соли. По данным отчета, процедура позволила вернуть до 76% исходной разрядной способности у разрушенных материалов: ионы лития снова проникали в поврежденные кристаллические структуры и частично устраняли нарушения, накопленные за долгую эксплуатацию.

Почему это направление стало особенно актуальным

В исследовании подчеркивается, что многие катоды, снятые с эксплуатации, сохраняют достаточную «основу» для восстановления на материальном уровне. А с учетом того, что китайский рынок электромобилей растет стремительно, страна входит в период массового выхода батарей из строя. Это автоматически подогревает интерес к регенерации и вторичной переработке.

Отдельная тема: LFP и окислительно-восстановительные методы

В Китае в 2025 году рассматривались и стратегии восстановления литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP). В обзоре, опубликованном byRSC и подготовленном Педагогическим университетом Цзянсу совместно с коллегами, систематизированы подходы, основанные на окислительно-восстановительных реакциях, а также описаны варианты оптимизации переработанных катодных материалов. Авторы отдельно отмечают: без дальнейших исследований в смежных областях химии масштабировать такие решения будет сложно.

Что ждут аналитики в 2024–2026 годах

1. быстрый рост рынка утилизации и регенерации батарей;
2. увеличение потока списанных аккумуляторов на переработку;
3. усиление экономических и экологических стимулов для внедрения технологий восстановления.

Общий итог

Американские данные показывают, что даже монокристаллические катоды с высоким содержанием никеля могут разрушаться из-за внутренних напряжений, вызванных неоднородными реакциями. Китайские работы, в свою очередь, демонстрируют: часть таких материалов, как и LFP-катоды, в контролируемых условиях реально «оживлять», возвращая заметную долю емкости. При этом на перспективы промышленного внедрения будут влиять и вопросы себестоимости, и состав материалов — включая фактор кобальта и возможные альтернативные химические решения. Михаил Понамарев