Исследователи в Университете Иллинойса, Xerion Advanced Battery Corporation и Нанкинском университете в Китае разработали метод для гальванопокрытия на катоды литий-ионного аккумулятора, приведя к высококачественным, высокоэффективным материалам батареи, которые могли также открыть дверь в гибкие и твердотельные батареи.«Это – совершенно новый подход к производственным катодам батареи, которые привели к батареям с ранее недоступными формами и функциональностями», сказал Пауль Ф. Браун, преподаватель материаловедения и разработки и директора научно-исследовательской лаборатории Материалов Фредерика Зайца в Иллинойсе. Он co-led исследовательская группа, которая издала ее результаты в журнале Science Advances.Традиционные катоды литий-ионного аккумулятора используют содержащие литий порошки, сформированные при высоких температурах.
Порошок смешан с подобными клею переплетами и другими добавками в жидкий раствор, который распространен на тонком листе алюминиевой фольги и сушеный. Шламовый слой должен быть тонким, таким образом, батареи ограничены в том, сколько энергии они могут сохранить. Клей также ограничивает работу.
«Клей не активен. Это ничего не вносит в батарею, и это мешает электричеству, текущему в батарее», сказали соавтор Хайлун Ning, директор по исследованиям и развитие в Xerion Advanced Battery Corporation в Равнине, компании по запуску, соучрежденной Брауном. «У Вас есть все это бездействующее материальное занимающее место в батарее, в то время как целый мир пытается получить больше энергии и власти от батареи».Исследователи обошли процесс порошка и клея в целом, непосредственно нанеся слой металла гальваническим способом на литиевые материалы на алюминиевую фольгу.Так как у катода, на который наносят слой металла гальваническим способом, нет места занимающего клея, он упаковывает вещи в на 30 процентов большем количестве энергии, чем обычный катод, согласно бумаге.
Это может зарядить и освободиться от обязательств быстрее также, так как ток может пройти непосредственно через него и не иметь, чтобы провести вокруг бездействующего клея или через пористую структуру жидкого раствора. Это также имеет преимущество того, чтобы быть более стабильным.
Кроме того, процесс гальванопокрытия создает чистые материалы катода, даже от нечистых стартовых компонентов. Это означает, что производители могут использовать материалы ниже в стоимости и качестве, и конечный продукт все еще будет высок в работе, избавляя от необходимости начаться с дорогих материалов, уже принесенных до сорта батареи, сказал Браун.«Этот метод открывает дверь в гибкие и трехмерные катоды батареи, так как гальванопокрытие вовлекает погружение основания в жидкую ванну, чтобы покрыть его», сказал соавтор Хойган Чжан, бывший старший научный сотрудник из Xerion, который является теперь преподавателем в Нанкинском университете.Исследователи продемонстрировали технику на углеродной пене, легком, недорогом материале, делая катоды, которые были намного более массивными, чем обычные жидкие растворы.
Они также продемонстрировали его на фольге и поверхностях с различными структурами, формами и гибкостью.«Этих проектов невозможно достигнуть обычными процессами», сказал Браун. «Но что действительно важно, то, что это – высокоэффективный материал и что это почти твердо. При помощи твердого электрода, а не пористого, Вы можете сохранить больше энергии в данном объеме.
В конце дня люди хотят, чтобы батареи сохранили много энергии».