SK On chwali się, że w LFP zastąpiło nanorurki w paście – proszkiem. To chyba pierwsze oficjalne potwierdzenie nanorurek
Południowokoreański producent ogniw i baterii Li-ion, firma SK On, pochwaliła się, że zdołała wyprodukować katody ogniw LFP, w których nanorurki nakładane w ramach pasty zastąpiono nanorurkami w postaci proszku. Brzmi to może niezbyt imponująco, ale w rzeczywistości sporo wyjaśnia w kwestii kolosalnych przełomów, które obserwowaliśmy w ostatnich latach w segmencie ogniw litowo-żelazowo-fosforanowych wytwarzanych w Chinach.
Sytuacja LFP nieco bardziej zrozumiała
Spis treści
Sytuacja LFP nieco bardziej zrozumiała
Jak działa ładowanie ogniwa Li-ion
Nanorurki oficjalnie potwierdzone
Jak działa ładowanie ogniwa Li-ion
Jeszcze na początku bieżącej dekady dekady ogniwa litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP) miały niskie gęstości energii i wolno się ładowały, a ich głównymi zaletami w stosunku do Li-NCM była nieco wolniejsza degradacja i niższa cena. Od 2024 roku chińskie ogniwa LFP biją rekordy, gdy chodzi o szybkość ładowania, ich gęstości energii dogoniły niezłe Li-NCM a ceny nie tylko nie poszły do góry, lecz wręcz spadły. Komunikat SK On, do którego dotarł portal The Elec, bardzo dużo w tej dziedzinie wyjaśnia.
Przepływ jonów litu podczas ładowania. Widoczna katoda (po lewej) i anoda (po prawej) (c) US DoE
Proces ładowania ogniwa Li-ion polega na przepompowywaniu jonów litu z katody do anody. Anody składają się głównie z grafitu, którego struktura to rozległe płachty atomów węgla z dużą ilością przestrzeni między nimi. Nie ma kluczenia. Gdy jon litu wpadnie w taką szczelinę, po obu stronach ma gigantyczne przestrzenie ciągnące się po horyzont [w jego skali], w których może zakotwiczyć akurat tam, gdzie wpadnie mu elektron.
Jednak te jony litu skądś się muszą tam wziąć – muszą przydryfować z katody. Problem w tym, że katody są znacznie bardziej złożonymi strukturami krystalicznymi (na ilustracji powyżej: zielone, po lewej). Żeby jony litu się z nich wyrwały, muszą meandrować. Dotychczas nie było jasne, jak Chińczycy zdołali zmusić swoje katody do oddawania jonów w tak błyskawicznym tempie. Przynajmniej oficjalnie, bo pojawiały się domysły dotyczące właśnie nanorurek, wzbogaconej i wstępnie tworzonej warstwy SEI lub wolnych jonów litu dryfujących w elektrolicie.
Nanorurki oficjalnie potwierdzone
I teraz informacja SK On, które zapewne rozparcelowało najlepsze chińskie ogniwa w trakcie prac nad własnymi LFP: „w katodach stosujemy nanorurki„. Te nakładane wcześniej w postaci pasty (czyli z użyciem rozpuszczalnika), teraz przybrały formę proszku. Nie ma wątpliwości, że Koreańczycy podpatrzyli swe „odkrycie” u Chińczyków, bo są oni światową czołówką, gdy chodzi o produkcję ogniw LFP. Innymi słowy: chińskie ogniwa LFP mogą się ładować z tak gigantycznymi mocami (=katody błyskawicznie uwalniają jony litu), bo firmy z Państwa Środka zastosowały w nich nanorurki. Pełnią one rolę autostrad, rur, którymi jony litu mogą wystrzeliwać poza anodę bez kluczenia po strukturze krystalicznej.
SK On było gotowe do produkcji ogniw LFP dopiero w 2023 roku
Nie jest jasne, czy nanorurki są też w anodach, ale tam ważniejsza może być inna forma węgla: grafen [daleko idące domysły redakcji Elektrowozu]. Jego sieć opasająca ziarna grafitu pozwala na zwiększenie gęstości energii przez domieszkowanie krzemem (Si/C), bo chroni struktury przed rozsadzaniem przez jony litu. SK On się tym nie chwali, ale skądinąd wiemy, że chińscy producenci ogniw od dawna doładowują anody krzemem, dziś ma on stanowić już kilkanaście procent materiału elektrody.
A co do samego odkrycia SK On: zastosowanie nanorurek w proszku zamiast w paście pozwala na rezygnację z etapu wygrzewania elektrody w celu odparowania rozpuszczalnika. Najwyraźniej nanorurki można po prostu zmieszać z materiałem katodowym, sprasować i ich działanie jest równie dobre, jak w przypadku past. To ważne, bo wygrzewanie jest procesem energochłonnym, tymczasem przy suchych katodach proces ten staje się całkowicie zbędny.
Uporządkowane nanorurki pod mikroskopem (c) Meijo Nano Carbon, za: BusinessWire
Ocena artykułu
Ocena Czytelników
[Suma: 5 głosów Średnia: 4.8]
Nie przegap nowych treści, KLIKNIJ i OBSERWUJ Elektrowoz.pl w Google News. Mogą Cię też zainteresować poniższe reklamy: