ความร่วมมือนำโดยคณะนักวิจัยจาก University of Maryland, the U.S. Department of Energy’s (DOE) Brookhaven National Laboratory, และ the U.S. Army Research Lab พัฒนาและศึกษาวัสดุของขั้วลบซึ่งสามารถเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนขึ้น 3 เท่า งานวิจัยนี้ถูกเผยแพร่ในวารสาร Nature Communications

คณะนักวิจัยสังเคราะห์วัสดุของขั้วลบ เป็นรูปที่ถูกปรับเปลี่ยนของ iron trifluoride (FeF3) ซึ่งประกอบด้วยธาตุที่มีราคาไม่แพงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเช่น iron และ fluorine คณะนักวิจัยเลือกที่จะใช้ FeF3 ในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนเพราะให้ความจุที่มากกว่าวัสดุของขั้วลบทั่วไป

Enyuan Hu หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวว่า วัสดุที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนตามปกติใช้ intercalation chemistry ซึ่งมีประสิทธิภาพมาก แต่ขนส่งอิเล็กตรอนเดียวดังนั้นความจุของขั้วลบจึงถูกจำกัด FeF3 สามารถขนส่งหลายอิเล็กตรอนโดยกลไกของปฏิกิริยาที่ซับซ้อนมากกว่าที่มีชื่อว่า conversion reaction

ถึงแม้ FeF3 สามารถเพิ่มความจุของขั้วลบ แต่ไม่สามารถทำงานได้ดีในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนเนื่องจาก 3 ข้อจำกัดของ conversion reaction เพื่อแก้ปัญหานี้ คณะนักวิจัยได้เพิ่มอะตอม cobalt และ oxygen ไปยัง FeF3 nanorod โดยขบวนการที่มีชื่อว่า chemical substitution

Sooyeon Hwang หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวว่า เมื่อลิเทียมไอออนถูกแทรกเข้าไปใน FeF3 วัสดุนี้ถูกเปลี่ยนเป็น iron และ lithium fluoride อย่างไรก็ตามปฏิกิริยานี้ไม่สามารถผันกลับได้อย่างสมบูรณ์ หลังจากแทนที่ด้วย cobalt และ oxygen โครงสร้างหลักของวัสดุของขั้วลบคงสภาพไว้ดีขึ้นและปฏิกิริยาผันกลับได้ดีขึ้น

ที่มา: DOE/Brookhaven National Laboratory (2018, June 14).Tripling the energy storage of lithium-ion batteries. ScienceDaily. Retrieved August 10, 2018, from https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180614213644.htm