Een nieuwe studie door wetenschappers van de Universiteit van Californië, Berkeley, heeft aangetoond dat puntdefecten in kathodekristallen de absorptie van lithiumionen kunnen versnellen. Deze bevinding zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe en verbeterde lithium-ionbatterijen.

Lithium-ionbatterijen worden gebruikt in een grote verscheidenheid aan elektronische apparaten, van laptops tot smartphones tot elektrische auto's. Ze werken door lithiumionen op te slaan in een kathodemateriaal, meestal een metaaloxide. Wanneer de batterij leeg is, verplaatsen de lithiumionen zich van de kathode naar de anode, waar ze worden gecombineerd met elektronen om elektriciteit te produceren.

De snelheid waarmee lithiumionen door het kathodemateriaal kunnen bewegen, is een sleutelfactor bij het bepalen van de prestaties van een lithium-ionbatterij. Puntdefecten in het kathodekristal kunnen paden creëren waardoor lithiumionen sneller kunnen bewegen, wat de vermogensdichtheid en capaciteit van de batterij kan verbeteren.

In hun onderzoek gebruikten de Berkeley-wetenschappers een combinatie van experimentele en computationele technieken om de effecten van puntdefecten op het lithium-iontransport in kathodekristallen te onderzoeken. Ze ontdekten dat bepaalde soorten puntdefecten, zoals zuurstofvacatures, de mobiliteit van lithiumionen aanzienlijk kunnen vergroten.

Deze bevinding zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe kathodematerialen met een hogere vermogensdichtheid en capaciteit. Deze materialen kunnen worden gebruikt in de volgende generatie lithium-ionbatterijen voor elektrische voertuigen en andere toepassingen.

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Materials.

Bron: Universiteit van Californië, Berkeley