Istraživanja razvoja većeg kapaciteta materijala od kojih se izrađuju anode (poput novih materijala zasnovanih na siliciju i kositru), predstavljaju tek jedan od više pristupa istraživanju poboljšanja gustoće, specifičnog kapaciteta i učinkovitosti ciklusa punjenja litij-ionskih baterija.

Međutim, unatoč istraživanju drugih materijala, ugljik i dalje ostaje pretežni materijal za komercijalne anode. Istraživači na Feng Chia University na Tajvanu razvili su postupak za pripremu promjene površine mezofazne ugljične smole kako bi s jedne strane povećali kapacitet punjenja-pražnjenja, a s druge strane povećali cikličnost punjenja elektrode od ugljika za litij-ionske baterije (LIB).

Nakon obrade visokom temperaturom, materijal GMP40 pokazao je najviši stupanj punjenja i pražnjenja kapaciteta od 426 i 322 mAh g^-1, dok mezofazna ugljična smola ima prvo punjenje i pražnjenje kapaciteta od 237 i 206 mAh g-1. Članak o njihovom radu pojavio se na internetskoj stranici američkog časopisa Energy & Fuels. Materijal GMP40 također pokazuje odličnu cikličnost budući da njegov kapacitet ostaje iznad 250 mAh g-1 kod 60. ciklusa punjenja u usporedbi s manje od 175 mAh g-1 za mezofaznu ugljičnu smolu.

Materijali na osnovi ugljika, koji se trenutno najviše koriste za izradu anoda litij-ionskih baterija, kategoriziraju se u tri skupine: prirodni grafiti, umjetni grafiti i ugljici nalik na grafite. Prirodni grafiti su nadmoćni ostalim vrstama materijala zasnovanim na ugljiku zbog višeg kapaciteta, nižeg ireverzibilnog kapaciteta u prvom ciklusu, ravnim profilom, velikim resursima i niskim troškovima.

„Ranija su istraživanja pokazala da su grafiti presvučeni koksom imali nešto manji ireverzibilni kapacitet i bolju cikličnost od čistog grafita. Grafiti presvučeni koksom imaju niži kapacitet od grafita i smanjuju ukupni reverzibilni kapacitet anode u litij-ionskoj bateriji. Neka su istraživanja pokazala da namaz ugljika na grafitu poboljšava rad anode u litij-ionskoj bateriji. Danas smo pokazali novi materijal koji može unaprijediti tradicionalnu anodu u litij-ionskoj bateriji. Koristili smo mezofaznu ugljičnu smolu za osnovno premazivanje anode koju smo poslije premazivali raznim koncentracijama fenolske smole. Kao osnovni materijal poslužila je mezofazna ugljična smola koja je visoko kristalizirana“, objašnjava Ju-Hsian Lin kao prvi autor članka.

Njegov je tim proizveo sedam različitih materijala s raznim omjerima mezofazne ugljične smole i fenolske smole od kojih su se izradile elektrode. Značajno poboljšanje elektrokemijskih svojstava takvih elektroda uglavnom se pripisuje novoj vanjskoj strukturi koja u ovom slučaju ostavlja više mjesta za ione litija. Prema autorima istraživanja, potrebna su dodatna istraživanja za komercijalizaciju upotrebe mezofazne ugljične smole i fenolske smole u izradi anoda za litij-ionske baterije.

Izvor: Feng Chia University

Tražili ste na google-u:

• litij ionske baterije (1)