Le professeur Byoungwoo Kang développe un matériau de cathode haute densité en contrôlant les constructions locales des matériaux en couches riches en Li.



Des chercheurs coréens ont mis au stage un matériau de cathode de haute capacité qui peut être chargé et déchargé de manière secure pendant des centaines de cycles sans utiliser le coûteux métal cobalt (Co). Le jour approche à grands pas où les véhicules électriques peuvent parcourir de longues distances avec des batteries Li-ion.

Le professeur Byoungwoo Kang et le Dr Junghwa Lee du Département de science et génie des matériaux de POSTECH ont développé avec succès un matériau de cathode à haute densité d’énergie qui peut maintenir de manière stable la charge et la décharge pendant additionally de 500 cycles sans le Co métal coûteux et toxique. L’équipe de recherche a atteint cet objectif en contrôlant la structure locale en développant le processus de synthèse uncomplicated pour le matériau en couches riche en Li qui attire l’attention en tant que matériau de cathode haute capacité de nouvelle génération. Ces résultats de recherche ont été publiés dans ACS Vitality Letters, une revue dans le domaine de l’énergie de l’American Chemistry Association.



Le kilométrage et le cycle de cost-décharge d’un véhicule électrique dépendent des propriétés uniques du matériau d’électrode dans la batterie Li-ion rechargeable. L’électricité est générée lorsque les ions lithium circulent dans les deux sens entre la cathode et l’anode. Dans le cas d’un matériau en couches riche en Li, le nombre de cycles diminue fortement lorsqu’une grande quantité de lithium est extraite et insérée. En particulier, lorsqu’une grande quantité de lithium est extraite et qu’une réaction d’oxygène se produit dans un état hautement chargé, un effondrement structurel se produit, rendant impossible le maintien des propriétés de charge-décharge ou de la densité d’énergie élevée pour les cycles à extended terme. Cette détérioration de la propriété du cycle a entravé la commercialisation.

L’équipe de recherche avait précédemment révélé que la répartition homogène des atomes entre la couche de métal de changeover et la couche de lithium du matériau en couches riche en Li peut être un facteur important dans l’activation de la réaction électrochimique et de la propriété de cycle dans les matériaux en couches riches en Li. L’équipe a ensuite mené une recherche ultérieure pour contrôler les problems de synthèse pour augmenter le degré de distribution des atomes dans la composition. En utilisant la réaction à l’état solide publiée précédemment, l’équipe a développé un nouveau processus easy et efficace qui peut produire un matériau de cathode ayant une distribution atomique optimisée.

En conséquence, il a été confirmé que le matériau en couches riche en Li synthétisé a une framework locale optimisée en termes d’activité électrochimique et de propriété de cycle, permettant à une grande quantité de lithium d’être utilisée de manière réversible. Il a également été confirmé que la réaction d’oxydoréduction était également entraînée de manière secure et réversible pendant plusieurs centaines de cycles.

Dans ces ailments optimisées, le matériau en couches riche en Li sans Co synthétisé a montré une énergie réversible 180% as well as élevée à 1100Wh / kg que le matériau en couches à haute teneur en nickel commercialisé de manière conventionnelle (ex.LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2) avec une densité d’énergie de 600Wh /kg. En particulier, même si une grande quantité de lithium est éliminée, une framework steady a été maintenue, permettant une capacité d’environ 95% pour 100 cycles. De as well as, en maintenant 83% pendant 500 cycles, une performance révolutionnaire qui peut maintenir une énergie élevée stable pendant des centaines de cycles est anticipée.

« L’importance de ces résultats de recherche est que la propriété de cycle, qui est l’un des problèmes importants dans les matériaux stratifiés riches en Li haute capacité de nouvelle génération, a été considérablement améliorée grâce à des changements de processus relativement simples », a expliqué le professeur Byoungwoo Kang de POSTECH. « Ceci est remarquable en ce que nous avons fait un pas de moreover vers la commercialisation de la prochaine génération de matériaux stratifiés riches en Li. »