Jak funguje li-ion baterie?

18. července 2014

Nová pozorování vědců z MIT ukázala, jak funguje elektroda, která je široce používána v lithium-iontových bateriích. Nové poznatky mohou podle vědců vysvětlit neočekávaně vysoký výkon a dlouhou dobu životnosti těchto baterií.

Materiál elektrody, lithium železo fosfát (LiFePO4), je považován za zvláště vhodný materiál právě pro lithiovou bázi akumulátorové baterie. Výzkumníci MIT zjistili, že uvnitř této elektrody se při nabíjení vytváří takzvaná solid-solution zóna (SSZ), která tvoří hranici mezi oblastí, která je na lithium bohatá a oblastí, kde je lithium vyčerpáno. SSZ je tedy oblastí, kde je soustředěna aktivita nabíjení, lithiové ionty jsou zde vytlačovány z elektrody. Podle výzkumníků se již teoreticky předpokládalo, že tyto SSZ existují, ale poprvé je bylo možné pozorovat v transmisním elektronovém mikroskopu.

Zdroj: Pddnet.com

Záhada baterie vyřešena

Pozorování tak pomohlo vyřešit dlouhotrvající hádanku o LiFePO4. Tento materiál má totiž ve velkém objemu a v krystalické formě velmi špatnou iontovou a elektrickou vodivost. Avšak s přidáním uhlíkového povlaku a použitím v baterii pouze nanočástic, vykazuje materiál překvapivě vysoký výkon nabíjení.

Výzkum pomůže zdokonalit li-ion baterii

Vědci uvádějí, že SSZ je "metastabilní" stav trvající alespoň několik minut při pokojové teplotě. V případě náhrady mezi LiFePO4 a FePO4 se ukázalo, že procesy obsahují mnoho vad tzv. "dislokací". SSZ slouží jako vyrovnávací paměť, čímž se snižuje počet dislokací. Právě proto je SSZ důležité, protože tyto dislokace při výrobě či skladování mohou způsobit únavu a omezit životní cyklus elektrody. Právě lepší pochopení těchto dynamických procesů, by mohlo zdokonalit výkonnost elektrody a lepší vyladění vlastností li-ion baterie.