Introductie: Een team van Chinese wetenschappers heeft een doorbraak bereikt in lithiumbatterijonderzoek: door gebruik te maken van de “warmte-geïnduceerde krimp” eigenschap van lithiumrijke mangaan kathodematerialen, hebben ze met succes de prestaties van verouderde batterijen hersteld. Deze technologie biedt nieuwe inzichten voor het ontwikkelen van duurzamere en intelligentere lithiumbatterijen van de volgende generatie.
Kernontdekking
Onderzoekers van het Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academie van Wetenschappen, observeerden dat lithiumrijke mangaan kathodematerialen structurele krimp ondergaan bij verhitting. Deze eigenschap elimineert interne spanningen die zich ophopen tijdens materiaalveroudering, waardoor de batterijspanning wordt hersteld naar de oorspronkelijke staat. Deze ontdekking pakt de prestatievermindering aan die wordt veroorzaakt door de wanordelijke kristalstructuur van zuurstofactieve materialen na langdurig gebruik.
Technische Voordelen
Structurele Herstelling: Tijdens thermische krimp herschikken atoomarrangementen zich, waardoor roostervervormingen veroorzaakt door veroudering worden geëlimineerd en de energieafgifte-efficiëntie wordt hersteld.
Verbeterde Energiedichtheid: Lithiumrijke mangaan-gebaseerde materialen bereiken een ontlaadcapaciteit van 300 mAh/g, wat de bestaande lithiumijzerfosfaat- en ternaire materialen overtreft, waardoor de energiedichtheid van de batterij mogelijk met 30% wordt verhoogd.
Kostenvoordeel: De kosten van grondstoffen zijn lager dan die van ternaire materialen en vergelijkbaar met lithiumijzerfosfaatbatterijen.
Toepassingsperspectieven
Deze technologie kan direct worden toegepast in scenario's met een hoge vraag, zoals elektrische voertuigen en elektrische vliegtuigen. Er wordt geprojecteerd dat de levensduur van de laad-ontlaadcycli van de batterij wordt verdubbeld, waardoor het ‘bereikangst’-probleem van bestaande lithiumbatterijen wordt aangepakt.
Deze prestatie werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature op 16 april 2025, wat een belangrijke doorbraak markeert in China's onderzoek en ontwikkeling van lithiumbatterijen met hoge energiedichtheid.