About / Advertise
Vanligtvis tar syret i elektroderna upp två elektroner så fort det kan. I materialet som forskarna i Uppsala studerat lämnade syret ifrån sig en av dem igen vilket ger högre kapaciteten.
– I och med den här upptäckten kan man nu rikta forskningen åt att skräddarsy materialkombinationer med lämpligt stort manganinnehåll, säger Laurent Duda som är universitetslektor i fysik vid Uppsala universitet i ett pressmeddelande.
I den nya studien har forskare med hjälp av avancerad röntgenspektroskopi, undersökt en variant av ett så kallat Li-rikt material, nämligen Li1.2[Ni0.132+Co0.133+Mn0.544+]O2. Många metoder ger summarisk information om batterimaterial men med röntgenspektroskopi går det att följa hur varje atomslag beter sig när man håller på att ladda upp ett batteri.
Enligt studien händer det här bara för vissa syreatomer i materialet, nämligen för syre i närheten av mangan och litium, där de bildar en “lokaliserad ö” tills batteriet laddas ur igen.
Tidigare har forskare trott att den extra lagringskapaciteten bara berodde på oönskade sidoeffekter som ger syrgasutveckling i elektrolyter när man laddar litiumbatteriet till sin gräns. En annan tänkbar förklaring har varit att det bildats så kallade peroxider som bryter ner elektrodmaterialet.
Studierna har gjorts av forskare från flera olika forskningsområden och har genomförts på synkrotronljusanläggningen Advanced Light Source, ALS. Avancerad röntgenspektroskopi har krävts för att förstå hur materialen fungerar - en unik metod som forskare vid Uppsala universitet under de senaste 25 åren har varit med och utvecklat från grunden.
Upptäckten publicerades den 21 mars 2016 i Nature: Charge-compensation in 3d-transition-metaloxide intercalation cathodes through the generation of localized electron holes on oxygen; Kun Luo, Matthew R. Roberts, Rong Hao, Niccoló Guerrini, David M. Pickup, Yi-Sheng Liu, Kristina Edström, Jinghua Guo, Alan V. Chadwick, Laurent C. Duda and Peter G. Bruce, doi:10.1038/nchem.2471
