Forskere ved Hanyang University i Seoul har utviklet en ny måte å øke ytelsen og holdbarheten til batterier som brukes i ulike elektroniske enheter og kjøretøy. Teknikken deres består i å vaske og belegge batterikatodene med en spesiell løsning.
Batterier er nødvendige for å drive mange moderne dingser og maskiner, fra smarttelefoner og bærbare datamaskiner til elbiler og roboter. En av hovedutfordringene som batteriutviklere står overfor, er å øke energitettheten og holdbarheten til battericeller, spesielt de som bruker materialer med høyt nikkel (Ni) som katoder.
Høy nikkel katoder har mange fordeler som høy kapasitet og lav pris. Imidlertid har de også en betydelig ulempe - en tendens til rask nedbrytning på grunn av deres høye reaktivitet til interaksjon med miljøet. Dette fører til dannelse av uønskede litiumforbindelser på overflaten av katoden og skadelige sidereaksjoner med elektrolytten - væsken som transporterer den elektriske ladningen inne i batteriet.
For å overvinne dette problemet har forskere utviklet en enkel, men effektiv løsning: å vaske katodene med vann som inneholder oppløste kobolt (Co) ioner. Denne prosessen fjerner overflødig litium fra katodeoverflaten og skaper et tynt, jevnt, koboltrikt lag som fungerer som et beskyttende skjold. Dette laget forhindrer direkte kontakt mellom katoden og elektrolytten, og reduserer dermed muligheten for ytterligere nedbrytning.
Forskerne la også et fluorbelegg til den vaskede katoden, noe som ytterligere økte stabiliteten og sikkerheten til batteriet. Fluorbelegget forhindrer at elektrolyttsalter brytes ned og at det dannes gassbobler, noe som kan få batteriet til å svelle og til og med eksplodere.
Forskerne testet vaske- og belegningsteknikken deres på flere høy-nikkel katoder, og forbedret deres ytelse og levetid betydelig. Behandlede katoder beholdt mer enn 90 % av sin opprinnelige kapasitet etter 500 sykluser, sammenlignet med mindre enn 80 % for ubehandlede. De viste også høyere energitetthet og mindre gassdannelse enn konvensjonelle katoder.
Forskerne håper at teknikken deres vil bane vei for utvikling av mer effektive og pålitelige batterier for ulike bruksområder, spesielt for elektriske kjøretøy og stor elektronikk. De forventer også at resultatene deres vil inspirere andre forskere til å finne nye måter å forbedre stabiliteten og holdbarheten til nikkel-anrikede katoder.
Les også: