Kérdése van? Hívjon minket! +36-30/301-2178

TUDÁSTÁR

Kiderült, mi okozza a Li-ion akkumulátorok anyagromlását.

2022.10.25 13:00
Kiderült, mi okozza a Li-ion akkumulátorok anyagromlását.

Mint köztudott, a lítium-ion akkumulátorok élettartamára és teljesítményére befolyással vannak a kisütés és töltés során keletkezett belső elváltozások. Ezeket az elváltozásokat nehéz megfigyelni, mivel az elektródák és az elektrolitok is levegővel érintkezve azonnal szennyeződnek.

 

Koreai tudósok, a Tudományos és Technológiai Intézetnél (KIST) valós idejű megfigyelést végeztek nagy kapacitású Li-ion akkumulátorokon, hogy kiderítsék az akkumulátor anódanyag romlásának okát. A KIST csapatának projektén belül a szilícium-grafit kompozit anódot vizsgálták. A szilícium töltési kapacitása nagyjából 10-szer magasabb, mint a hagyományos grafit anódé. A Li-ion akkumulátorban töltéskor a lítium ionok az anódra, kisütéskor a katódra tapadnak.

 

 

Azonban öltés közben a szilícium nanoporok nagy mértékű térfogat változáson mennek át, akár négyszeres növekedés is tapasztalható. Ebből adódóan nehéz megfelelő teljesítményű és biztonságos cellákat gyártani. Tudósok feltételezése szerint erre megoldást nyújthat a szilícium-grafit kompozit, melynek alkotóelemei közötti nanopórusok képesek felvenni a térfogattágulást, de mindezidáig nem tudták elektrokémiai feszültség görbével igazolni. A KIST kutatói bebizonyították a saját tervezésű akkumulátor-elemző platform által, hogy a lítium-ionok töltés közben átáramlanak a szilíciumba, a szénbe, és a nano méretű pórusokba, azaz a szilícium-grafit kompozit anódba.

 

Továbbá az is bizonyossá vált, hogy a nanopórusok hajlamosak úgynevezett előtöltéses lítiációra (más szóval lítium-ionok tárolására) a lítium-szilícium részecskék előtt (ezt Si-lítiációnak nevezik), amíg a mikro méretű pórusok elnyelik a szilícium térfogat tágulást. A kutatócsoport javaslata szerint, a nagy kapacitású Li-ion akkumulátorok tovább fejlesztésében elengedhetetlen, a nano és mikro méretű pórusok megfelelő elosztása az anódban található szilícium térfogat tágulási probléma enyhítéséhez és a biztonság fokozásához.