Elektrodeelementer

Elektrodeelementer er de enkelte dele, der udgør en elektrode i en elektrochemisk celle eller i lignende systemer. En elektrode fungerer som terminalen, hvor elektronudveksling med det ydre kredsløb finder sted, og hvor redox-reaktioner foregår ved grænsefladen til elektrolytten. Et elektrodeelement består typisk af et ledende underlag, et aktivt materiale, der deltager i redox-reaktionen eller ionlagringen, samt en binder eller additivpakke, der sikrer mekanisk stabilitet og god elektrisk kontakt til underlaget.

De almindelige komponenter omfatter et ledende underlag, der fungerer som strømfører og mekanisk støtte; det aktive materiale, der bestemmer den kemiske reaktion og energilagring; samt bindemidler og ledende additiver, der fastholder materialet, sikrer tilstrækkelig elektrisk kontakt og forbedrer porøsiteten til iontrafik. Nogle elektroder har desuden overfladebehandlinger eller beskyttende lag for at forbedre kemisk stabilitet og cykluslevetid.

Eksempelvis i energilagring findes anode- og katodelektroder med forskellige materialer afhængigt af kemien. Anoden ligger ofte på kobberfolie og består af grafit eller andre litiumutskiftende materialer, mens katoden ligger på aluminiumfolie og består af oxider som LiNiMnCoO2 eller LiFePO4. Til begge typer anvendes bindere som PVDF eller CMC og ledende tilsætningsstoffer som kulstof for at forbedre ledning og porøsitet. I elektrolyseceller anvendes ofte inert materiale som grafit eller platina som elektroder.

Design og ydelse påvirkes af faktorer som porøsitet, tykkelse, partikelstørrelse og bindermængde. En høj porøsitet letter iontrafik og giver høj effekt, men kan øge mekaniske stress og reducere energitæthed. Forståelse af elektrodeelementer er central for udvikling af batterier, superkondensatorer og elektrolyseceller samt for prædiktion af ydeevne og levetid.