Forskare vid Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University (SPbPU) utvecklade ett nytt tillvägagångssätt för att bestämma den bästa elektrodmaterialsammansättningen för solid-state litium-jon-batterier. Resultaten av studien publicerades i tidskriften Nanomaterial .

Utvecklingen av miniatyrenheter som sensorer och Internet of things (IoT)-enheter kräver att små och komplexa strömförsörjningar med hög energitäthet etableras. Enligt experter, traditionella tekniker för produktion av litiumjonbatterier når sina gränser. Det är svårt att minska storleken och kontrollera formen på kraftkällan ytterligare i de erforderliga nano- och mikrondimensionerna. Under tiden, mikro- och nanoelektroniska teknologier, som atomskiktsdeposition, kan hjälpa till att producera miniatyr solid-state litiumjonbatterier med hög specifik energi.

Studerar de nya materialen i nanoskala för elektroder av litiumjonbatterier, forskargruppen vid St. Petersburg Polytechnic University utvecklade en metod för att bestämma den elektrokemiska kapaciteten hos varje komponent i nickel-koboltoxidsystemet. Övergångsmetalloxider har hög kapacitet och relativt låga kostnader, som krävs för att utveckla litiumjonbatterier. Vid undersökningen av tunna filmer erhållna genom atomskiktsdeposition (ALD) användes som anodmaterial och visade en hög laddningskapacitet vid höga strömtätheter.

"Vi erhöll nickel-koboltoxidmaterial i ett stort antal sammansättningar från nickeloxid till koboltoxid och föreslog en metod för att bestämma bidraget från kapaciteten hos var och en av de elektrokemiskt aktiva komponenterna i laddnings-/urladdningsprocessen. Denna mångsidiga teknik kan vara används för att bestämma de bästa materialens sammansättningar för litiumjonbatterier, " konstaterar Dr Maximov från High School of Materials Physics and Technologies, Institutet för maskinteknik, Material och transport SPbPU.

I framtiden, forskarna planerar att använda sin utveckling för att skapa förbättrade katoder och fasta elektrolyter för att producera en prototyp av tunnfilmslitiumjonbatterier i fast tillstånd.