UNIST’e bağlı ortak bir araştırma ekibi, yüksek enerji yoğunluklu lityum iyon pillerin (LIB’ler) uzun ömürlü ve hızlı şarj edilebilirliğini sağlayabilecek yeni bir elektrolit katkı maddesini açıkladı.
Nature Communications’ın Şubat 2021 sayısında yayınlanan bu araştırma, Enerji ve Kimya Mühendisliği Fakültesi’nden Profesör Nam-Soon Choi ve Profesör Sang Kyu Kwak tarafından, UNIST Kimya Bölümünde Profesör Sung You Hong işbirliği ile gerçekleştirildi. . Ayrıca UNIST Enerji ve Kimya Mühendisliği Okulu’ndan Profesör Jaephil Cho da katıldı.
Büyük kapasiteli pillere (yani EV pillerine) olan talep arttıkça, geleneksel lityum iyon pil elektrotlarını silikon veya yüksek nikel gibi yüksek kapasiteli malzemelerle değiştirme çabaları aktif olarak devam etmektedir. Silikon, LIB’lerin enerji yoğunluğunu iyileştirmek için çekici bir anot malzemesi olmasına rağmen, şarj etme ve boşaltma sırasında hacimsel genleşmeden dolayı zayıf mekanik mukavemet sergilerler. Yüksek Ni katot malzemeleri de zayıf kimyasal stabiliteden muzdariptir.
Araştırmada araştırma ekibi, yüksek kapasiteli bir Si-C anot üzerinde kararlı ve uzaysal olarak deforme olabilen katı elektrolit ara fazının (SEI) oluşturulmasının, Si’nin lithiasyonundan kaynaklanan kaçınılmaz hacim değişikliklerini tolere edebileceğini ve uzun bir ömür sağlayabileceğini gösterdi. ve yüksek enerji yoğunluklu LIB’lerin hızlı şarj edilebilirliği.
Araştırma ekibine göre, yeni katkı maddeleri, yüksek Ni anotlar ve Si-karışık anottan oluşan büyük kapasiteli bir pile eklendiğinde, başlangıç kapasitesi 400 şarj ve deşarj döngüsünden sonra bile% 81,5’te tutuldu -% 10 LIB’lerde katkı maddesi olarak VC (vinilen karbonat) veya FEC (floroetilen karbonat) seçiminden% 30 daha iyi .
“Bu başarı, mevcut katkı maddelerinin (VC) eksikliklerini telafi edebilecek bu malzeme yapısını gerçekten yapmak için malzeme yapı tasarımı, deney, simülasyon ve sentez yöntemi araştırmalarının işbirliğinin sonucudur. Geliştirme için yeni bir yön önerdi, “diyor çalışmanın eş yazarı Profesör Choi.
Ek olarak, araştırma ekibi ayrıca bu katkı maddelerinin yüksek Ni anotlarının içindeki metalin (nikel) dışarı sızmasını önlemek için elektrolitten hidroflorik asidi (HF) çıkarabileceğini buldu. Anodun içindeki metal miktarı pil kapasitesini belirler.
Araştırma ekibi, “Bu çalışma, yüksek enerji yoğunluklu Li-ion piller için elektrolit katkı maddelerinin geliştirilmesinde bir çığır açıyor” dedi. “Rasyonel moleküler tasarım ve DFT destekli mekanizma geliştirmeye yönelik sistematik yaklaşımımızın, yeni nesil katkı maddelerini keşfetmek için umut verici bir yol sunmasını bekliyoruz.
Alıntıdır bknz: Techxplore