Οι επιστήμονες δείχνουν ελαττώματα σημείων σε κρυστάλλους καθόδου μπορεί να επιταχύνουν την απορρόφηση λιθίου
Μια νέα μελέτη από επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Berkeley, έδειξε ότι τα ελαττώματα σημείων σε κρυστάλλους καθόδου μπορούν να επιταχύνουν την απορρόφηση ιόντων λιθίου. Αυτό το εύρημα θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων και βελτιωμένων μπαταριών ιόντων λιθίου.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται σε μεγάλη ποικιλία ηλεκτρονικών συσκευών, από φορητούς υπολογιστές έως smartphones έως ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Λειτουργούν με την αποθήκευση ιόντων λιθίου σε ένα υλικό καθόδου, το οποίο είναι συνήθως ένα μεταλλικό οξείδιο. Όταν η μπαταρία απορρίπτεται, τα ιόντα λιθίου μετακινούνται από την κάθοδο στην άνοδο, όπου συνδυάζονται με ηλεκτρόνια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Ο ρυθμός με τον οποίο τα ιόντα λιθίου μπορεί να μετακινηθεί μέσω του υλικού καθόδου αποτελεί βασικό παράγοντα για τον προσδιορισμό της απόδοσης μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου. Τα ελαττώματα σημείων στον κρύσταλλο καθόδου μπορούν να δημιουργήσουν μονοπάτια που επιτρέπουν στα ιόντα λιθίου να κινούνται πιο γρήγορα, τα οποία μπορούν να βελτιώσουν την πυκνότητα και την ικανότητα της μπαταρίας.
Στη μελέτη τους, οι επιστήμονες του Berkeley χρησιμοποίησαν ένα συνδυασμό πειραματικών και υπολογιστικών τεχνικών για να διερευνήσουν τις επιδράσεις των ελαττωμάτων σημείων στη μεταφορά ιόντων λιθίου σε κρυστάλλους καθόδου. Διαπίστωσαν ότι ορισμένοι τύποι ελαττωμάτων σημείων, όπως οι κενές θέσεις οξυγόνου, μπορούν να αυξήσουν σημαντικά την κινητικότητα των ιόντων λιθίου.
Αυτό το εύρημα θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων υλικών καθόδου με υψηλότερη πυκνότητα ισχύος και χωρητικότητα. Αυτά τα υλικά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε μπαταρίες ιόντων λιθίου επόμενης γενιάς για ηλεκτρικά οχήματα και άλλες εφαρμογές.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Materials.
Πηγή: Πανεπιστήμιο Καλιφόρνιας, Μπέρκλεϊ
