Onderzoekers van Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University (SPbPU) ontwikkelden een nieuwe benadering om de beste samenstelling van elektrodematerialen voor solid-state lithium-ionbatterijen te bepalen. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nanomaterialen .

De ontwikkeling van miniatuurapparaten zoals sensoren en Internet of Things (IoT)-apparaten vereist het opzetten van kleine en complexe voedingen met een hoge energiedichtheid. Volgens experts, traditionele technologieën voor de productie van lithium-ionbatterijen bereiken hun grenzen. Het is moeilijk om de grootte en de vorm van de stroombron verder te verminderen in de vereiste nano- en micron-afmetingen. In de tussentijd, micro- en nano-elektronische technologieën, zoals Atomic Layer Deposition, kan helpen bij het produceren van miniatuur solid-state lithium-ionbatterijen met een hoge specifieke energie.

Bestudering van de nieuwe materialen op nanoschaal voor elektroden van lithium-ionbatterijen, de onderzoeksgroep van de St. Petersburg Polytechnische Universiteit ontwikkelde een methode om de elektrochemische capaciteit van elke component van het nikkel-kobaltoxidesysteem te bepalen. Overgangsmetaaloxiden hebben een hoge capaciteit en relatief lage kosten, die nodig is om lithium-ionbatterijen te ontwikkelen. Bij het onderzoek van dunne films verkregen door atoomlaagafzetting (ALD) werden als anodematerialen gebruikt en vertoonden een hoge ladingscapaciteit bij hoge stroomdichtheden.

"We hebben nikkel-kobaltoxidematerialen verkregen in het brede scala van samenstellingen van nikkeloxide tot kobaltoxide en hebben een methode voorgesteld om de bijdrage van de capaciteit van elk van de elektrochemisch actieve componenten van het laad-/ontlaadproces te bepalen. Deze multifunctionele techniek kan gebruikt om de beste materiaalsamenstellingen voor lithium-ionbatterijen te bepalen, " merkt Dr. Maximov van de High School of Materials Physics and Technologies op, Instituut voor Werktuigbouwkunde, Materialen en transport SPbPU.

In de toekomst, de wetenschappers zijn van plan hun ontwikkelingen te gebruiken om verbeterde kathoden en vaste elektrolyten te creëren om een ​​prototype van dunne-film solid-state lithium-ionbatterijen te produceren.