En ny tilgang til at forbedre batteriets ydeevne

Ny teknologisk udvikling fra UNIST-forskere lover at øge ydeevnen af ​​lithiummetalbatterier markant i lovende forskning for næste generation af genopladelige batterier. Undersøgelsen validerer også princippet om forbedret batteriydelse via realtidsobservation in situ af opladnings-afladningscykler.

Dette gennembrud er blevet ledet af professor Hyun-Wook Lee fra School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST i samarbejde med Agency for Science, Teknologi og forskning (A*Star) i Singapore.

Lithiummetalbatterier er en type genopladeligt batteri, der har lithium som anode. Blandt en række forskellige katodematerialer, lithiummetal har den laveste drivspænding og kan prale af omkring 10 gange større kapacitet end konventionelle grafitanoder. Derfor, det har fået stor opmærksomhed som et potentielt næste generations anodemateriale til elektriske køretøjer og energilagringssystemer i stor skala.

Mens lithiummetalanoder repræsenterer en ideel kandidat til batterier med høj energitæthed, deres anvendelse som anoder i kommercielle celler kræver mere udvikling. For eksempel, lithiummetal har en tendens til at vokse til dendritiske strukturer under de kontinuerlige opladnings-/afladningsprocesser af et batteri, hvilket kan resultere i dårlig ydeevne. Dette skyldes, at denne dendritiske struktur på lithiummetaloverfladelaget udløser interne kortslutninger ved at gennembore batteriseparatoren.

I undersøgelsen, forskerholdet undertrykte dendritisk vækst ved at belægge lithiumfolien med et lithiumsilicid (Li _x Si) lag. Resultaterne viste fremragende elektrokemisk ydeevne med hensyn til hastighedskapacitet og cyklusstabilitet.

In situ optisk mikroskopisk observation blev også udført for at overvåge den elektrokemiske aflejring af lithium på Li _x Si-modificerede lithiumelektroder og den nøgne lithiumelektrode. Det blev observeret, at en meget mere ensartet lithiumopløsning/aflejring på Li _x Si-modificeret lithium-anode kan opnås sammenlignet med den bare lithium-elektrode.

"Vores undersøgelse giver direkte observation af elektrokemisk adfærd, volumenudvidelse, såvel som lithiumdendritvæksten af ​​lithiummetalanoder, " siger professor Lee. "At anvende dette i rigtige batterier vil også bidrage til kommercialiseringen af ​​lithiummetalbatterier."

Denne forskning er blevet publiceret i Avancerede materialer .