När batterier laddas och används, ett komplext SEI -skikt (fast elektrolytinterfas) bildas. Dess struktur liknar en mosaik bestående av organiska och oorganiska delar monterade från flera block.

Forskare har märkt att om ett artificiellt lager appliceras på elektrodytan på ett batteri, batterierna kan laddas och användas längre. Det faktiska elektrodmaterialet sparas när det separat tillsatta lagret reagerar och bildar ett skyddande SEI -lager. Ytan på ett artificiellt producerat SEI är också jämnare och av högre kvalitet än ett naturligt utvecklat lager.

Oorganiska material, dvs. material som inte innehåller kol, har använts vid avlagringen av atomlager. Nu, Aalto -universitetets forskare har varit de första i världen som har producerat en beläggning med koldioxid vid deponering av molekylskikt.

"Vi kommer att göra en beläggning som imiterar ett helt naturligt SEI -lager och som vi hoppas kommer att skydda det faktiska elektrodmaterialet, ”säger doktorand Juho Heiska.

Förutom att öka batteriets hållbarhet, det artificiella SEI kan också möjliggöra användning av nya, mer effektiva elektrodmaterial. Batteriet består alltid av två elektroder, var och en med sina egna egenskaper som påverkar batteriets prestanda.

"Det skulle vara en jackpot, om batterier kan använda metalliskt litium. Om ren litiummetall kan användas säkert, det skulle öka batteriernas kapacitet avsevärt. Med hjälp av ett artificiellt SEI, detta kan vara möjligt, "säger Juho Heiska. Metalllitium kan antända batteriet om det kommer i kontakt med vatten eller luft. Det är, därför, utmanande att använda den i batterier.

Användningen av batterier ökar snabbt i samhället, som, till exempel, elfordon blir vanligare. Därför, Att förbättra hållbarhet och effektivitet är viktigt för miljön.

"Metallextraktion är för billig just nu, vilket är anledningen till att företag inte har incitament att producera produkter med längre livslängd. Och konsumenterna är inte intresserade av att betala mer för batterier, säger Juho Heiska.

Studien lyckades bygga en organisk del av SEI. Nästa, forskarna kommer att testa hur den konstgjorda beläggningen som nu utvecklas skyddar batteriet.

Artikeln publicerades i Nanoskala framsteg i maj 2020.