Raziskovalna skupina je predstavila visokoenergijsko litij-ionsko (Li-ion) katodo, ki bi lahko tlakovala pot do stroškovno učinkovitih, varnih in visokozmogljivih litij-ionskih baterij.
Tohoku
Li-ionske baterije so povsod prisotne v elektroniki in električnih vozilih ter bodo imele pomembno vlogo pri trajnostni prihodnosti. Vendar so litij-ionske baterije odvisne od prehodnih kovin, kot sta kobalt in nikelj. Dobava teh dragih materialov je omejena na peščico držav. Razvoj prehodnih kovin iz elementov, ki jih je na Zemlji veliko, je zato ključna naloga za znanstvenike.
Litijevi železovi fosfati olivinskega tipa (LiFePO4) so se v zadnjih letih izkazali za obetavno stroškovno učinkovito alternativo. Vendar je njihova zmogljivost shranjevanja omejena, saj material temelji na prenosu enega elektrona iz železa, tj. železovem redoks procesu.
Zaradi tega je skupina raziskala litij-železov oksid antifluoritnega tipa (Li5FeO4). Li5FeO4, o katerem so prvič poročali leta 1999, ima teoretično dvakrat večjo kapaciteto kot LiFePO4, saj vključuje redoks kisika in redoks železa. Vendar je težko doseči tako železov kot kisikov redoks.
Da bi to odpravili, je skupina uporabila mehanokemični pristop legiranja, da bi Li5FeO4 spravila v metastabilno fazo. Izdelani metastabilni Li5FeO4 je pokazal železov in kisikov redoks ter dvakrat večjo kapaciteto kot LiFePO4.
“Z našim pristopom smo teoretično spremenili v realnost in stopili na pot razvoja visokoenergijskih katodnih materialov,” pravi Dr. Hiroaki Kobayashi, glavni avtor članka in profesor na Inštitutu za multidisciplinarne raziskave naprednih materialov Univerze Tohoku. “To bo privedlo do stroškovno učinkovitih litij-ionskih baterij z visoko zmogljivostjo, ki temeljijo na materialih, ki jih je na voljo veliko.”
Raziskava je bila izvedena v okviru skupnega raziskovalnega projekta univerze Tohoku in Tehnološkega inštituta Nagoya. Podrobnosti so bile objavljene v reviji Advanced Energy Materials 15. januarja 2023.
Povzeto po: https://bit.ly/3LtWOes
