Güney Kore’deki bir araştırma ekibi, ilk kapasite kaybını yaklaşık yüzde 75 oranında azaltan ve elektrikli araçların sürüş menzilini yaklaşık yüzde 20 oranında artırabilen kuru işlemle üretilmiş bir pil elektrodu geliştirdi.
Lityum metal alt tabaka bataryalar için kurtarıcı olabilir
UNIST’ten Profesör Won-Jin Kwak liderliğindeki ve Gachon Üniversitesi’nden Profesör Junghyun Choi ile Chung-Ang Üniversitesi’nden Profesör Janghyuk Moon’un iş birliğiyle oluşturulan ekip, kalın, kuru işlemle üretilmiş elektrotlarda uzun süredir devam eden bir sorunu ele aldı: zayıf iyon hareketliliği ve ilk şarj-deşarj döngüsü sırasında yüksek geri dönüşümsüz lityum kaybı. Kalın elektrotlar, aynı alana daha fazla aktif malzeme yerleştirerek enerji yoğunluğunu artırdıkları için yeni nesil piller için gerekli kabul ediliyor. Ayrıca toksik çözücüler kullanılmadan üretildikleri için geleneksel ıslak kaplamalı elektrotlardan daha çevre dostudurlar. Ancak daha kalın aktif katmanları ve kuru bağlayıcıları genellikle düzensiz katı-elektrolit ara faz oluşumuna ve ilk döngüde önemli lityum kaybına neden olur.
Bu sorunu çözmek için ekip, anot aktif malzeme katmanı ile bakır akım toplayıcı arasına ince bir lityum metal film yerleştirdi. Yapışmayı iyileştirmek için geleneksel bir astar kullanmak yerine, lityum metal tabakası aynı anda birden fazla rol üstlenir.
Lityum film, yapışma tabakası görevi görür, astarın yerini alır ve ilk geri dönüşümsüz kaybı telafi etmek için lityum sağlar. Elektrokimyasal potansiyel tarafından yönlendirilen lityum atomları, filmden aktif malzemeye göç ederek daha düzgün bir ara faz oluşumunu teşvik eder ve ilk döngü kapasite kaybını azaltır.
Deneysel sonuçlara göre, yeni konfigürasyonu kullanan hücreler, geleneksel kuru kalın elektrotlara kıyasla yaklaşık %75 daha az ilk kapasite kaybı göstermiştir. NCM811 katotlarla eşleştirilmiş silikon-grafit anotlar kullanılarak yapılan tam hücre testlerinde, bu yaklaşım ilk Coulomb verimliliğini ve döngü kararlılığını iyileştirmiştir.
