Istraživački tim je razvio osnovnu tehnologiju kako bi osigurao stabilnost punjenja/pražnjenja i dug životni vek litijum-jonskih baterija u uslovima brzog punjenja. Njihovi nalazi su objavljeni u časopisu Napredni funkcionalni materijali.
Ključni preduslov za široko usvajanje električnih vozila (EV) je poboljšanje performansi litijum-jonskih baterija u smislu dometa i bezbednosti. Brzo punjenje je takođe neophodno za udobnost korisnika. Međutim, povećanje gustine energije litijum-jonskih baterija zahteva deblje elektrode, što može dovesti do degradacije baterije i pogoršanja performansi tokom brzog punjenja.
Da bi rešio ovaj problem, KERI tim je otkrio rešenje tako što je delimično obložio površinu anode litijum-jonske baterije česticama aluminijum oksida (Al 2 O 3 ) manjim od 1 mikrometra. Dok su se mnogi istraživači širom sveta koncentrisali na materijale unutar elektrode, kao što je uvođenje funkcionalne nanotehnologije u anodne materijale kao što je grafit, tim dr Čoija je koristio jednostavnu tehniku obrade kako bi premazao površinu elektrode aluminijum oksidom.
Niska cena, odlična električna izolacija i otpornost na toplotu, hemijski stabilna i dobra mehanička svojstva, aluminijum oksid se široko koristi u raznim vrstama keramike.
KERI istraživači su otkrili da čestice aluminijum oksida efikasno kontrolišu interfejs između anode i elektrolita u litijum-jonskim baterijama, formirajući međufazni autoput za efikasan Li + transport. Ovo sprečava elektrotaloženje litijuma (nepovratna promena koja čini litijum nedostupnim za dodatno punjenje i pražnjenje) tokom brzog punjenja, čime se obezbeđuje stabilnost i životni vek litijum-jonske baterije tokom punjenja i pražnjenja.
Još jedna prednost ove tehnologije je što omogućava povećanje gustine energije litijum-jonskih baterija. Uvođenje drugih funkcionalnih materijala u unutrašnjost elektrode radi poboljšanja performansi i stabilnosti često komplikuje proces sinteze i smanjuje količinu reverzibilnog litijuma (početna kulombička efikasnost). Takođe povećava debljinu elektrode, što dovodi do pogoršanja performansi u uslovima brzog punjenja.
Međutim, KERI tehnologija uključuje površinsku obradu grafitne anode, a ne modifikaciju unutrašnjih aktivnih grafitnih materijala. Ovaj pristup postiže stabilne performanse čak i pod uslovima brzog punjenja za debeloslojne elektrode visoke gustine energije bez gubitka u količini reverzibilnog litijuma.
Kroz različite testove, tim je potvrdio da anoda visoke gustine energije presvučena aluminijum oksidom (4,4 mAh/cm 2 ) pokazuje performanse svetske klase, održavajući više od 83,4% svog kapaciteta (odnos preostalog kapaciteta) čak i nakon 500 ciklusa brzo punjenje. Proverili su ovu performansu sa ćelijama u torbici do 500 mAh. Tim sada planira da proširi tehnologiju kako bi bila primenljiva na ćelije velike površine, srednjeg do velikog kapaciteta.
Istraživački tim je predvodio dr Choi Jeong Hee u Centru za istraživanje materijala za baterije i procese Korejskog instituta za istraživanje elektrotehnologije (KERI), u saradnji sa timom Univerziteta Haniang pod mentorstvom profesora Lee Jong-Von-a i timom Univerziteta Kiunghee pod mentorstvom profesora Parka. Min-Sik.
„Pogodno brzo punjenje i gustina energije litijum-jonskih baterija dugo su se smatrali kompromisom, što je ometalo široko usvajanje električnih vozila“, rekao je dr Čoi. „Naš rad će pomoći razvoju stabilnih litijum-jonskih baterija visoke gustine energije sposobne za brzo punjenje. Ovaj napredak će doprineti širem usvajanju električnih vozila i podržati postizanje nacionalne neutralnosti ugljenika.“
Patenti su registrovani i u Koreji i u Sjedinjenim Državama.
