Bouwen van een betere batterij laag voor laag

Een team van onderzoekers van Shinshu University in Nagano, Japan is nu dichter bij een dunne, hoge capaciteit lithium-ion-batterij die de poorten naar betere energie-opslagsystemen voor elektrische voertuigen openen kan.

"Lithium-ion batterijen zijn zeer veelbelovend energie opslagsystemen voor elektrische voertuigen waarvoor relatief hoge energiedichtheden," zei van de studie auteur Nobuyuki Zettsu, een professor in de CEES en in het departement of Materials Chemistry op Shinshu Universiteit. "Echter hun hoge operationele spanningen vaak resulteren in de oxidatieve ontleding van de elektrode oppervlakte, die vervolgens verschillende kant reacties bevordert."

Lithium-ion batterijen slaan een heleboel energie, maar de kracht die het duurt om de accu verspreiden de energie is teveel--zo veel, in feite, dat de daaruit voortvloeiende schade maakt de batterij verliest van opslagcapaciteit.

Ter bestrijding van dit probleem, Zettsu en collega's onderzocht de elektrische en elektrochemische eigenschappen van het hoogspanningsnet (> 4,8 V vs Li +/ Li) kathode, waar de elektronen de batterijcel invoeren.

Zettsu kan hebben keerde het tij op oppervlakte modifiers door het gebruik van een zelf samengestelde enkelgelaagde. Zijn team een ultra-dunne coating van fluoroalkylisilane op het oppervlak van de kathoden toegepast. Fluoroalkylisilane, een soort siliconen, organiseert zelf in de meest efficiënte plaatsing voeren lithium-ionen en elektronen terwijl de resterende slechts één atoom dik isoleren.

"We ontdekten... dat coating het oppervlak van het actieve materiaal met een zelf samengestelde enkelgelaagde... bevorderd efficiënt vervoer binnen de elektroden, terwijl ook het onderdrukken van de reacties van de kant die zich op de elektrode en elektrolyt-interface," Zettsu zei. "Deze coating geboden verbetering in zowel de vermogensdichtheid en de cyclability in hoog-voltage lithium-ionbatterijen."

De onderzoekers zagen dat het rechtstreeks contact tussen de kathode en de elektrolyt invoeren van de batterij was geminimaliseerd, en dat de capaciteit van de batterij niet deed degraderen, zelfs nadat het was honderd keer gefietst.

"Als gevolg van's werelds milieuvoorschriften, het streven naar elektrische en hybride auto's verloopt op een constante dynamiek. Het prestatieniveau vereist voor lithium-ionenbatterijen is zeer hoog,"zei Zettsu. "Op dit moment, we werken aan de productie van real batterijcellen voor plug-in hybride voertuigen en elektrische batterijvoertuigen met behulp van het coatingproces en experimenten in automatische drijvende modi."

Dit werk werd gesteund door Japan wetenschap en Technology Agency en the Japan Society voor de promotie van de wetenschap.

36v lithium batterijpack