Ako funguje li-ion batéria?

18. júla 2014

Nové pozorovania vedcov z MIT ukázali, ako funguje elektróda, ktorá je široko používaná v lithium-iontových batériách. Nové poznatky môžu podľa vedcov vysvetliť neočakávane vysoký výkon a dlhú dobu životnosti týchto batérií.

Materiál elektródy, lithium železo fosfát (LiFePO4), je považovaný za zvlášť vhodný materiál práve pre líthiovú bázu akumulátorovej batérie. Výskumníci MIT zjistili, že vo vnútri tejto elektródy sa pri nabíjaní vytvára takzvaná solid-solution zóna (SSZ), ktorá tvorí hranicu medzi oblasťou, ktorá je na líthium bohatá a oblasťou, kde je líthium vyčerpané. SSZ je teda oblasťou, kde je sústredená aktivita nabíjania. Líthiové ionty sú tu vytláčané z elektródy. Podľa výskumníkov sa už teoreticky predpokládalo, že tieto SSZ existujú, ale po prvý krát ich bolo možné pozorovať v transmisnom elektrónovom mikroskope.

Zdroj: Pddnet.com

Záhada batérie vyriešená

Pozorovanie tak pomohlo vyriešiť dlhotrvajúcu hádanku o LiFePO4. Tento materiál má totiž vo veľkom objeme a v kryštalickej forme veľmi zlú iontovú a elektrickú vodivosť. Avšak s pridaním uhlíkového povlaku a použitím v batérii len v nanočasticiach, vykazuje materiál prekvapivo vysoký výkon nabíjania.

Výskum pomôže zdokonaliť li-ion batériu

Vedci uvádzajú, že SSZ je "metastabilný" stav trvajúcí aspoň niekoľko minút pri izbovej teplote. V prípade náhrady medzi LiFePO4 a FePO4 sa ukázalo, že procesy obsahujú veľa závad tzv. "dislokácíu". SSZ slúži ako vyrovnávacia pamäť, čím sa znižuje počet dislokácií. Práve preto je SSZ doležitá, pretože tieto dislokácie pri výrobe či skladovaní môžu spôsobiť únavu a obmedziť životný cyklus elektródy. Práve lepšie pochopenie týchto dynamických procesov, by mohlo zdokonaliť výkonnosť elektródy a lepšie vyladenie vlastností li-ion batérie.