Výzkumníkům z Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) se podařilo vyvinout univerzální metoda pro zvýšení životnosti baterií. Může být aplikovaná na řadu konvenčních anod pro zlepšení jejich stability.
Univerzální metoda
Cykly nabíjení a vybíjení v lithium-iontových bateriích způsobují změnu objemu anody, což snižuje kapacitu baterie a životnost cyklu. Nyní výzkumníci z GIST v Jižní Koreji vyvinuli univerzální metodu, jak posílit anodu a upravit ji. A to bez ohledu na její materiál nebo způsob výroby.
Postupem času nabíjení a vybíjení způsobí, že nanočástice v anodě praskají a shlukují se na rozhraní elektroda-elektrolyt. To vede k elektrickému odpojení, což snižuje množství náboje, který může anoda ukládat nebo přepravovat. K vyřešení tohoto problému vyvinuli výzkumníci GIST metodu, jak učinit anodu odolnější proti objemovým změnám zapouzdřením nanočástic do elastické struktury podobné pavučině.
Výzkumníci popsali v Journal of Materials Chemistry A svou univerzální metodu a jak použili konvenční anodu obsahující křemíkové nanočástice, které drží pohromadě polymerní (polyvinylidenfluorid) pojivo. Aby se přizpůsobili tkaninové struktuře, odstranili pojivo zahřátím anody pomocí procesu žíhání.
Mezera mezi nanočásticemi se poté vyplnila roztokem redukovaného oxidu grafenu (rGO), který vyschl a vytvořil síť. Ta držela křemíkové nanočástice pohromadě a zabránila jejich praskání. Kromě toho síť poskytovala vodivou dráhu pro elektrony, což umožnilo nanočásticím vázat se s lithiem a potvrdí tak tuto metodu.
Technika spin coating
Vědci použili techniku zvanou „spin coating“ k potažení povrchu anody pomocí rGO. Povlak rGO sloužil jako zárodečná vrstva pro nanášení ochranné vrstvy sestávající z oxidu zinečnatého s přidanými oxidy hořčíku a galia (MGZO). Tato vrstva MGZO poskytovala anodě strukturální stabilitu.
„Struktura si po 500 cyklech zachovala vysokou skladovací kapacitu 1566 mAh. Dále vykazovala 91% coulombickou účinnost, což souvisí s životností baterie. Univerzální metoda by mohlo připravit cestu pro elektrická vozidla, která nám umožní jezdit na dlouhé vzdálenosti na jednorázové nabíjení.“ Uvedl prof. Hyeong-Jin Kim, který nastoupil do GIST poté, co působil jako prezident LG Chem Michigan.
Zdroje: pv-magazine, Towpoint
