Bagaimana bahan katoda kaya litium untuk baterai EV energi tinggi menyimpan muatan pada tegangan tinggi
Green Tech

Bagaimana bahan katoda kaya litium untuk baterai EV energi tinggi menyimpan muatan pada tegangan tinggi


Foto studi x-ray operando sedang dilakukan di fasilitas Synchrotron. Kredit: WMG, Universitas Warwick

Baterai penyimpanan energi tinggi untuk EV membutuhkan katoda baterai berkapasitas tinggi. Katoda baru kaya magnesium kelebihan litium diharapkan menggantikan katoda kaya nikel yang ada, tetapi memahami bagaimana magnesium dan oksigen mengakomodasi penyimpanan muatan pada tegangan tinggi sangat penting untuk keberhasilan adaptasi mereka. Penelitian yang dipimpin oleh WMG, University of Warwick bekerja sama dengan para peneliti AS menggunakan berbagai studi sinar-X untuk menentukan bahwa ion oksigen memfasilitasi penyimpanan muatan daripada ion magnesium.

Kendaraan listrik suatu hari akan mendominasi jalan-jalan Inggris dan sangat penting untuk menghilangkan CO2 emisi, tetapi masalah utama yang dihadapi pabrikan mobil adalah bagaimana membuat baterai padat energi tahan lama yang terjangkau dan dapat diisi dengan cepat dan efisien. Oleh karena itu ada perlombaan untuk membuat baterai EV dengan target penyimpanan energi 500 Wh / Kg, tetapi target tersebut tidak mungkin tercapai tanpa adanya perubahan pada bahan katoda baru.

Meskipun kemajuan terus berlanjut selama 10 tahun terakhir untuk mendorong kinerja katoda kaya nikel yang canggih untuk EV, material tersebut tidak dapat memberikan kepadatan energi yang dibutuhkan. Untuk meningkatkan kapasitas, lebih banyak litium perlu digunakan, yang berarti melampaui kemampuan nikel untuk menyimpan muatan elektron.

Katoda kaya magnesium berlebih litium menawarkan kepadatan energi yang cukup, tetapi untuk mencapai target penyimpanan energi 500Wh / Kg pada akhirnya kita perlu memahami bagaimana muatan elektron disimpan dalam material. Sederhananya, adalah muatan elektron yang disimpan di situs magnesium atau oksigen.

Dalam makalah, “Ke Mana Oksidasi Mn di Katoda Kelebihan Alkali Kaya Mn?”, Yang diterbitkan dalam Journal Surat Energi ACS hari ini tanggal 17 Februari, para peneliti dari WMG, University of Warwick telah mencapai tonggak penting dalam pemahaman penyimpanan muatan di katoda kaya magnesium yang kelebihan lithium.

Senyawa berlebih Li yang melibatkan redoks konvensional dan non-konvensional, konvensional mengacu pada ion logam yang mengubah kerapatan elektronnya. Mengubah kerapatan elektron pada oksigen (atau redoks oksigen) secara bolak-balik tanpa membentuk O22 gas adalah redoks tidak konvensional. Berbagai model komputasi ada dalam literatur yang menjelaskan mekanisme berbeda yang melibatkan keduanya, tetapi studi sinar-X yang dilakukan dengan cermat saat baterai berputar (operando) pada akhirnya diperlukan untuk memvalidasi model ini.

Para peneliti antara Inggris dan AS, dipimpin oleh WMG di University of Warwick, melakukan studi sinar-X operando untuk secara tepat mengukur spesies magnesium dan oksigen pada tegangan tinggi. Mereka mendemonstrasikan bagaimana sinar X-ray dapat secara permanen menggerakkan magnesium yang sangat teroksidasi (Mn7+) untuk terjebak O2 gas di bahan lain secara permanen.

Namun, dengan melakukan studi sinar-X operando yang cermat yang menghindari kerusakan sinar dan hanya mengamati jumlah jejak pembentukan Mn7 + saat pengisian di katoda berlebih Li selama siklus baterai.

Profesor Louis Piper, dari WMG, University of Warwick menjelaskan, “Kami akhirnya memutuskan bahwa oksigen daripada redoks logam mendorong kapasitas yang lebih tinggi, yang berarti kami sekarang dapat merancang strategi yang lebih baik untuk meningkatkan siklus dan kinerja untuk kelas bahan ini.”


Partikel katoda oksida kaya Gradien Li untuk baterai dengan pelepasan oksigen minimum


Informasi lebih lanjut:
Mateusz Jan Zuba dkk. Ke mana Oksidasi Mn pada Katoda Kelebihan Alkali Kaya Mn? ACS Energy Lett. 2021, 6, XXX, 1055–1064 17 Februari 2021 doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02418

Disediakan oleh University of Warwick

Kutipan: Bagaimana bahan katoda kaya litium untuk baterai EV energi tinggi menyimpan muatan pada voltase tinggi (2021, 18 Februari) diambil pada 18 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-lithium-rich-cathode-materials- high-energy.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel