Budowanie lepszej warstwy baterii według warstwy

Zespół naukowców z Uniwersytetu Shinshu w Nagano w Japonii jest teraz bliżej cienkiej baterii litowo-jonowej o dużej pojemności, która może otworzyć bramy dla lepszych systemów magazynowania energii dla pojazdów elektrycznych.

"Akumulatory litowo-jonowe to bardzo obiecujące systemy magazynowania energii dla pojazdów elektrycznych, które wymagają stosunkowo dużej gęstości energii" - powiedział autor badania Nobuyuki Zettsu, profesor w CEES oraz w Wydziale Chemii Materiałów na Uniwersytecie Shinshu. "Jednak ich wysokie napięcia robocze zwykle powodują oksydacyjny rozkład powierzchni elektrody, co następnie sprzyja różnym reakcjom ubocznym."

Akumulatory litowo-jonowe przechowują dużo energii, ale siła potrzebna do rozładowania energii akumulatora jest zbyt duża - tak bardzo, że powstałe uszkodzenia powodują utratę pojemności akumulatora.

Aby rozwiązać ten problem, Zettsu i współpracownicy zbadali właściwości elektryczne i elektrochemiczne katody wysokonapięciowej (> 4.8 V, vs Li + / Li), w której elektrony wchodzą do komory baterii.

Zettsu mógł odwrócić przypływ na modyfikatory powierzchni dzięki użyciu samoporządkującej się monowarstwy. Jego zespół zastosował ultracienką powłokę fluoroalkilisilanu na powierzchnię katod. Fluoroalkilisilan, rodzaj silikonu, organizuje się w najbardziej efektywny układ do prowadzenia jonów litu i izolowania elektronów przy zachowaniu tylko jednego atomu grubości.

"Odkryliśmy ... że pokrywanie powierzchni materiału aktywnego samoporządkowaną warstwą ... sprzyja skutecznemu transportowi w obrębie elektrod, a także tłumieniu reakcji ubocznych zachodzących na powierzchni elektrody i elektrolitu", powiedział Zettsu. "Ta powłoka zapewniła poprawę zarówno gęstości mocy, jak i cykli w akumulatorach litowo-jonowych wysokiego napięcia."

Naukowcy zauważyli, że bezpośredni kontakt między katodą i elektrolitem wchodzącym do akumulatora został zminimalizowany, a pojemność akumulatora nie uległa pogorszeniu nawet po 100-krotnym włączeniu.

"Ze względu na światowe przepisy dotyczące ochrony środowiska, nacisk na samochody elektryczne i hybrydowe postępuje w stałym tempie, a poziom wydajności wymagany dla akumulatorów litowo-jonowych jest bardzo wysoki" - powiedział Zettsu. "Obecnie pracujemy nad produkcją rzeczywistych ogniw baterii do hybrydowych pojazdów typu plug-in i pojazdów elektrycznych, wykorzystujących proces powlekania i eksperymenty w automatycznych trybach jazdy".

Prace te zostały poparte przez japońską agencję naukowo-technologiczną i japońskie Towarzystwo Promocji Nauki.

Pakiet baterii litowej 36V