Lithiumbatterijen zijn veelbelovend voor de toekomst van veel toepassingen, inclusief elektrische voertuigen, maar zijn vaak onbetaalbaar, volgens een team van onderzoekers in Japan. dat elftal, onder leiding van Naoaki Yabuuchi, professor aan de Yokohama National University, heeft een nieuw elektrodemateriaal ontwikkeld om lithiumbatterijen niet alleen goedkoper te maken, maar gaat langer mee met een hogere energiedichtheid.

De resultaten zijn online beschikbaar gesteld, voorafgaand aan gedrukte publicatie, op 25 maart in Materialen vandaag .

Volgens Yabuuchi, veel onderzoekers hebben met succes het vermogen van de batterij om een ​​lading vast te houden verbeterd, maar hebben de hoeveelheid lading die de batterij op een nuttige manier kan verspreiden nog niet verbeterd, zoals het aandrijven van een elektrisch voertuig voor een langere rijtijd.

"Elektrodematerialen met een hogere energiedichtheid zijn nodig om lithium-ionbatterijen vooruit te helpen en elektrische voertuigen verder te ontwikkelen. " zei Yabuuchi. "Ons artikel demonstreert een nieuw elektrodemateriaal voor dit doel."

Elektrodematerialen in batterijen helpen de invoer van opgeslagen energie op te nemen en te ontladen om de batterij van stroom te voorzien. Het materiaal waaruit de elektrode bestaat, is afhankelijk van de uitwisseling van elektronen en lithiumionen en verandert de effectiviteit waarmee de batterij werkt aanzienlijk. In eerdere onderzoeken is onderzoekers ontdekten dat lithiumionen gemengd met mangaan, titanium- en zuurstofionen zorgden voor een uitstekende input-output voor elektronen en lithiumionen, maar de uitwisselingssnelheid is te laag om in praktische batterijtoepassingen te gebruiken.

Yabuuchi en zijn team keken naar de chemische combinatie en besloten deze te combineren met een soortgelijk mengsel van lithium, zuurstof, mangaan- en titaniumionen, maar het kan ook worden gemalen tot een gewenste deeltjesgrootte. Kleiner, nanodeeltjes kunnen sneller en gemakkelijker over de elektrode reizen, zelfs bij kamertemperatuur.

De nano-sized elektrode bestaande uit mangaan- en titaniumionen resulteert in een robuustere uitwisseling van elektronen en lithiumionen, met de batterij die meer lading kan vasthouden en verspreiden dan voorheen, terwijl hij toch een langere gebruiksduur behoudt.

"Zowel titanium als mangaan zijn overvloedige elementen, wat betekent dat we kosteneffectieve, zonder nikkel- en kobaltionen gebruikt voor huidige elektrische voertuigen, en hoogwaardige elektrodematerialen mee, " zei Yabuuchi. "Deze bevinding draagt ​​bij aan de verlaging van de batterijkosten en een toename van de praktische realiteit van toepassingen zoals elektrische voertuigen en meer."

Het team blijft bestuderen hoe de omkeerbaarheid van de elektrode verder kan worden verbeterd door middel van chemische samenstellingen en optimalisatie van de deeltjesgrootte.

"Nutsvoorzieningen, we werken samen met industriële partners om onze elektrodematerialen te gebruiken voor praktische toepassingen, " zei Yabuuchi. "Onze studie leidt mogelijk tot minder afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en de ontwikkeling van een nieuwe energiemaatschappij op basis van hernieuwbare energie in de toekomst, op basis van eeuwigdurende, energierijke batterijen."