グラフェンがより良いバッテリーを作る(Graphene Builds a Better Battery)

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2024-11-22 カリフォルニア工科大学(Caltech)

カリフォルニア工科大学(Caltech)の研究者たちは、リチウムイオン電池の正極をグラフェンでコーティングする新技術を開発し、電池の寿命と性能を向上させました。この手法は、持続可能な供給が難しいコバルトへの依存を減らす可能性があります。研究チームは、室温で高品質なグラフェンを製造する技術を活用し、正極材料に適用しました。その結果、遷移金属の溶出が抑制され、充電速度の向上が確認されました。この研究成果は、2024年11月1日に『Journal of The Electrochemical Society』に掲載されました。

<関連情報>

グラフェンナノ複合体ドライコーティングによるMnリッチ層状酸化物正極の遷移金属溶解の抑制 Suppression of Transition Metal Dissolution in Mn-Rich Layered Oxide Cathodes with Graphene Nanocomposite Dry Coatings

David A. Boyd, Cullen M. Quine, Jasmina Pasalic, Channing Ahn, William C. West and Brent Fultz
Journal of The Electrochemical Society  Published 1 November 2024
DOI:10.1149/1945-7111/ad867f

グラフェンがより良いバッテリーを作る(Graphene Builds a Better Battery)

Abstract

The growing demand for lithium-ion batteries (LIBs) and the reliance on scarce metals in cathode active materials (CAMs) have prompted a search for sustainable alternatives. However, the performance of Mn-rich CAMs formulated with less Co suffer from transition metal dissolution (TMD). TMD can be suppressed by applying a thin film of carbon or oxide to the CAM but the assumed need for a continuous film necessitates bottom-up coating methods. This has been a challenge for LIB production as well as limiting material choices. Here we show that particulate coatings can also suppress TMD, allowing for scalable, material-independent, dry coating methods. Dry coating the Mn-rich CAM surfaces with graphene encapsulated nanoparticles (GEN) (1 wt%) suppresses TMD while nearly doubling the cycle life and improving rate capacities up to 42% under stressful conditions. The ability to suppress TMD is attributed to the unique chemical and electronic properties of the GEN produced by plasma enhanced chemical vapor deposition. The method is general and could provide a scalable path to CAM with less Co.

0402電気応用
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