Wanneer batterijen worden opgeladen en gebruikt, er wordt een complexe SEI-laag (solid electrolyte interphase) gevormd. De structuur lijkt op een mozaïek dat bestaat uit organische en anorganische delen die uit verschillende blokken zijn samengesteld.

Onderzoekers hebben gemerkt dat als een kunstmatige laag wordt aangebracht op het elektrodeoppervlak van een batterij, de batterijen kunnen worden opgeladen en langer worden gebruikt. Het eigenlijke elektrodemateriaal blijft behouden wanneer de afzonderlijk toegevoegde laag reageert en een beschermende SEI-laag vormt. Het oppervlak van een kunstmatig geproduceerde SEI is ook egaler en van een hogere kwaliteit dan dat van een natuurlijk ontwikkelde laag.

anorganische materialen, d.w.z. materialen die geen koolstof bevatten, zijn gebruikt bij de afzetting van de atomaire laag. Nutsvoorzieningen, De onderzoekers van Aalto University zijn de eersten ter wereld die een coating hebben gemaakt met behulp van koolstofdioxide bij afzetting van moleculaire lagen.

"We zullen een coating maken die een volledig natuurlijke SEI-laag imiteert en waarvan we hopen dat deze het eigenlijke elektrodemateriaal zal beschermen, ", zegt promovendus Juho Heiska.

Naast het verhogen van de levensduur van de batterij, de kunstmatige SEI kan ook het gebruik van nieuwe, efficiëntere elektrodematerialen. De batterij bestaat altijd uit twee elektroden, elk met zijn eigen kenmerken die de prestaties van de batterij beïnvloeden.

"Het zou een jackpot zijn, als batterijen metallisch lithium zouden kunnen gebruiken. Als schoon lithiummetaal veilig kan worden gebruikt, het zou de capaciteit van batterijen aanzienlijk vergroten. Met behulp van een kunstmatige SEI, dit zou kunnen, ", zegt Juho Heiska. Metaallithium kan de batterij ontsteken als deze in contact komt met water of lucht. daarom, uitdagend om het in batterijen te gebruiken.

Het gebruik van batterijen neemt in de samenleving snel toe, als, bijvoorbeeld, elektrische voertuigen komen steeds vaker voor. Daarom, verduurzaming en efficiëntie zijn belangrijk voor het milieu.

"Metaalwinning is momenteel te goedkoop, daarom hebben bedrijven niet de prikkel om producten met een langere levensduur te produceren. En consumenten zijn niet geïnteresseerd om meer te betalen voor batterijen, ', zegt Juho Heiska.

Het onderzoek is erin geslaagd een organisch onderdeel van SEI op te bouwen. Volgende, de onderzoekers gaan testen hoe de nu ontwikkelde kunstmatige coating de batterij beschermt.

Het artikel is gepubliceerd in Vooruitgang op nanoschaal in mei 2020.