Una nuova svolta nella batteria al litio del bordo flessibile e duro, il nuovo rivestimento migliora la durata della vita Secondo la comprensione della fabbrica del bordo rigido-flessibile, la batteria al litio è attualmente la batteria più ampiamente utilizzata, che ha i vantaggi di alta densità di energia, basso tasso di autoscarica e alta differenza di potenziale. Le batterie agli ioni di litio sono state applicate in molti campi, come telefoni cellulari, veicoli elettrici, satelliti, veicoli spaziali e robot subacquei. Tuttavia, l'elettronica al litio non è priva delle sue carenze. C'è spazio per migliorare in termini di densità di potenza e durata.
Durante il ciclo delle batterie al litio, le impurità si accumulano nel catodo ricco di nichel della batteria. Sebbene il nichel sia la chiave per la densità energetica delle batterie al litio, è instabile. Questo porta facilmente alla formazione di impurità sulla superficie del catodo di nichel durante il primo ciclo di carica e scarica, che a sua volta riduce la capacità di stoccaggio della batteria dal 10% al 18%.
Inoltre, il nichel crea instabilità sotto la superficie della struttura catodica e nel tempo, inizia anche a ridurre la capacità di stoccaggio della batteria. Pertanto, dopo l'uso a lungo termine di batterie al litio, la resistenza spesso diminuirà significativamente.
La fabbrica di schede rigide-flex comprende che come materiale candidato per il catodo, un materiale nichel-manganese-cobalto chiamato NMC 811 ha un grande potenziale di sviluppo. Pertanto, ricercatori della State University di New York a Binghamton, del Dipartimento dell'Energia e del Laboratorio Nazionale Oak Ridge hanno condotto una serie di studi chimici su NMC 811, sperando che potesse efficacemente sopprimere l'instabilità del catodo.
I ricercatori utilizzano tecniche di diffrazione a raggi X e neutroni per esplorare il meccanismo interno del materiale. I risultati mostrano che i neutroni possono facilmente penetrare il materiale catodico e rivelare le posizioni degli atomi di niobio e litio, che fornisce l'opportunità di comprendere ulteriormente il processo di modifica del niobio.
Inoltre, i dati di dispersione dei neutroni mostrano che gli atomi di niobio stabilizzano la superficie e riducono la perdita nel primo ciclo. A temperature più elevate, gli atomi di niobio sostituiscono alcuni degli atomi di manganese più profondi nel materiale catodico, migliorando la ritenzione di capacità a lungo termine. Attraverso questo materiale nichel-manganese-cobalto, la perdita di capacità della batteria al litio è significativamente ridotta durante il primo ciclo di carica.
La fabbrica di schede rigide-flex ritiene che vale la pena ricordare che il materiale fornisce anche prestazioni più lunghe, con un tasso di ritenzione del contenuto del 93,2% per 250 cicli di ricarica. Nel caso di applicazioni prioritarie di stoccaggio ad alta densità, come nel campo del trasporto elettrico, questa caratteristica avrà un vantaggio maggiore.
Inoltre, le prestazioni elettrochimiche e la stabilità strutturale danno a NMC 811 una migliore possibilità di diventare un materiale catodico candidato, che può essere utilizzato in applicazioni a densità energetica più elevata, come i veicoli elettrici. In futuro, combinare il rivestimento di niobio con atomi di niobio invece degli atomi di manganese può essere un modo efficace per aumentare la capacità iniziale e la ritenzione di capacità a lungo termine delle batterie al litio.