A major breakthrough! Russian scientists find new anode material lithium-ion battery capacity is expected to increase three times

Publié: Mar 17, 2021 07:06

By experimenting with a new material, Russian scientists have discovered a new battery design that has many promising performance advantages, especially the ability to provide three times the capacity of the current solution. This breakthrough comes from replacing the electrode material of the current battery with hollowed-out nanospheres, so that the equipment can not only maintain more charge, but also remain stable for a long time.

From smartphones to laptops to electric cars, lithium-ion batteries are powered by graphite as a negative electrode, or anode. Anode is the key focus for scientists to improve battery performance.

For researchers at the Russian State University of Science and Technology, this means exploring the possibility of providing more efficient alternatives to graphite anodes. Scientists use a technique called ultrasonic spray pyrolysis, in which ions of special metals are turned into fog by ultrasound, and then water evaporates at high temperatures, creating microspheres with hollow porous structures.

These batteries were integrated into lithium batteries as anodes and tested, and the team observed some excellent performance. This new material can not only make the capacity of the battery several times that of the traditional lithium-ion battery, but also retain the hollow characteristic of the negative electrode in the 1000 charging cycle. This buffers the volume changes that occur during charging to help keep the battery stable over a long service life.

Evgeny Kolesnikov, author of the study, said, "the porous nanospheres (composed of Cu0.4Zn0.6Fe2O4) we extracted are used as anode materials, and their capacity is three times that of the existing batteries on the market. In addition, compared with other promising graphite alternatives, it allows a five-fold increase in the number of charge-discharge cycles. This improvement is due to the synergistic effect produced by the combination of special nanostructures and the elements used. "

It is important to note, however, that, as with previous studies, it is far from easy to turn these promising experimental results in a controlled laboratory environment into batteries that can power smartphones for three days. However, such high capacity and excellent cycle stability are very desirable characteristics for the next generation of batteries, so this study opens up another promising way for scientists in this field to explore.

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