Nyt elektrodemateriale udviklet til at øge opladningskapaciteten af ​​lithium-batterier

Lithium-batterier lover meget for fremtiden for mange applikationer, herunder elbiler, men har tendens til at være uoverkommeligt dyre, ifølge et team af forskere baseret i Japan. Det hold, ledet af Naoaki Yabuuchi, professor ved Yokohama National University, har udviklet et nyt elektrodemateriale for at gøre lithiumbatterier ikke kun billigere, men længerevarende med højere energitæthed.

Resultaterne blev gjort tilgængelige online, forud for trykt udgivelse, den 25. marts kl Materialer i dag .

Ifølge Yabuuchi, mange forskere har med succes forbedret batteriets evne til at holde en opladning, men har endnu ikke forbedret mængden af ​​opladning, batteriet kan sprede på en nyttig måde - såsom at drive et elektrisk køretøj i længere tid.

"Elektrodematerialer med højere energitæthed er nødvendige for at fremme lithium-ion-batterier og for at videreudvikle elektriske køretøjer, " sagde Yabuuchi. "Vores papir viser et nyt elektrodemateriale til dette formål."

Elektrodematerialer i batterier hjælper med at tage input af lagret energi og aflade det til strøm, uanset hvad batteriet er i. Materialet, der udgør elektroden, er afhængig af udvekslingen af ​​elektroner og lithiumioner og ændrer væsentligt den effektivitet, som batteriet fungerer med. I tidligere undersøgelser, forskere fandt, at lithiumioner blandet med mangan, titanium- og oxygenioner gav et fremragende input-output for elektroner og lithiumioner, men udvekslingshastigheden er for langsom til at bruge i praktiske batteriapplikationer.

Yabuuchi og hans team så på den kemiske kombination og besluttede at parre den med en lignende blanding af lithium, ilt, mangan- og titaniumioner, men det kan også formales til en ønsket partikelstørrelse. Mindre, partikler i nanostørrelse kan bevæge sig hurtigere og nemmere hen over elektroden, selv ved stuetemperatur.

Elektroden i nanostørrelse bestående af mangan- og titaniumioner resulterer i en mere robust udveksling af elektroner og lithiumioner, med batteriet, der er i stand til at holde og sprede mere ladning end før, samtidig med at det opretholder en længere levetid.

"Både titanium og mangan er rigelige grundstoffer, hvilket betyder, at vi kan gøre omkostningseffektive, uden nikkel- og koboltioner, der anvendes til nuværende elektriske køretøjer, og højtydende elektrodematerialer med dem, " sagde Yabuuchi. "Denne konstatering bidrager til reduktion af batteriomkostninger og en stigning i den praktiske virkelighed af sådanne applikationer som elektriske køretøjer og mere."

Holdet fortsætter med at studere, hvordan man yderligere forbedrer elektrodereversibiliteten gennem kemiske sammensætninger og partikelstørrelsesoptimering.

"Nu, vi samarbejder med industripartnere for at bruge vores elektrodematerialer til praktiske anvendelser, " sagde Yabuuchi. "Vores undersøgelse fører potentielt til mindre afhængighed af fossile brændstoffer og udviklingen af ​​et nyt energisamfund på basis af vedvarende energi i fremtiden, på grundlag af evige, højenergibatterier."