Laddade EVS | Paul Scherrer Institute utvecklar skyddsbeläggning för att förbättra batteriets prestanda
Ett forskargrupp vid Paul Scherrer Institute (PSI) i Schweiz har utvecklat en ny hållbar process och katodytbeläggning som kan användas för att förbättra den elektrokemiska prestandan hos litiumjonbatterier.
Inledande tester av högspänningsbatterier med användning av denna metod indikerar att den kan användas för att göra litiumjonbatterier för EVs effektivare.
Vid driftsspänningar över 4,3 V sker starka kemiska och elektrokemiska nedbrytningsprocesser vid övergången mellan katoden, den positiva polen och elektrolyten, det ledande mediet.
För att lösa detta problem har Mario El Kazzi och hans team utvecklat en ny metod för att stabilisera katodens yta genom att belägga den med ett tunt, enhetligt skyddsskikt. Forskarna rapporterar om sin upptäckt i en studie publicerad i den vetenskapliga tidskriften Chemsuschem (Wiley).
Processen centrerar på en gas som produceras som en biprodukt under tillverkning av plast som PTFE, PVDF och FOAM: Trifluormetan (CHF3). I laboratoriet initierade El Kazzi och hans team en reaktion vid 300 ° C mellan CHF3 och det tunna skiktet av litiumkarbonat som täcker ytan på katoderna. Detta omvandlar litium vid gränssnittet till litiumfluorid (LIF). Litiumatomerna i katodmaterialet kvarstår som joner, som måste kunna röra sig fram och tillbaka mellan katoden och anoden för att bibehålla batterikapaciteten.
Forskarna testade effektiviteten hos skyddsbeläggningen genom att utföra elektrokemiska tester vid höga driftsspänningar. Skyddsbeläggningen förblev stabil även vid höga spänningar, vilket gjorde att den kunde arbeta vid spänningar på 4,5 V och upp till 4,8 V.
De belagda batterierna överträffade batterier med oskyddade katoder. Till exempel var impedansen – motståndet för litiumjonerna vid katodgränssnittet – cirka 30% lägre efter 100 laddnings- och urladdningscykler än i batterierna med obehandlade katoder. Kapacitetsbehållningen var mer än 94% efter 100 laddnings- och urladdningscykler utan en minskning av laddningshastigheten, medan det obehandlade batteriet uppnådde 80%.
”Vi kan anta att vår litiumfluoridskyddsbeläggning är universell och kan användas med de flesta katodmaterial,” sade Mario El Kazzi från Center for Energy and Environmental Sciences på PSI. ”Till exempel fungerar det också med nickel- och litiumrika högspänningsbatterier.”
Källa: Paul Scherrer Institute
