Naukowcy znaleźli sposób na potrojenie żywotności baterii litowo-metalicznych

Baterie litowo-metalowe to jedne z najbardziej obiecujących nowych typów baterii. W końcu ich potencjalna pojemność jest 10 razy większa niż podobnych akumulatorów litowo-jonowych.

Jednak zwiększona skłonność do tworzenia dendrytów i korozyjnego niszczenia metalicznego litu nie pozwoliła nowym bateriom w pełni podbić rynek.

Wydaje się jednak, że zespół badawczy z Uniwersytetu Rice znalazł rozwiązanie tego problemu.

Grupa naukowa zaproponowała dość eleganckie rozwiązanie: wykorzystując najpopularniejszą taśmę klejącą i nowoczesne technologie laserowe, udało im się opracować zupełnie nowy materiał na elektrodę.

Bateria litowo-metalowa i jej główne wady

W konstrukcji baterii litowo-metalowej anoda (która w innych bateriach jest wykonana z grafitu) jest wykonana z czystego metalu litu.

A ponieważ ten materiał ma zwiększoną energię właściwą, lit metaliczny jest w stanie zwiększyć pojemność baterii 10-krotnie, a także wielokrotnie przyspieszyć proces ładowania.

Oto tylko kilka istotnych wad, z których główna to zwiększona skłonność do tworzenia tzw. Dendrytów.

Nagromadzenie metalu, które znacznie zmniejszy rzeczywistą pojemność akumulatora, a nawet może spowodować zapalenie się akumulatora w wyniku wewnętrznego zwarcia.

Co zasugerowali naukowcy

Aby maksymalnie zminimalizować tempo tworzenia dendrytu zaproponowano następujące rozwiązanie:

Weź najzwyklejszą taśmę klejącą, dodaj do niej trochę grafenu, owiń ją wokół miedzianego kolektora prądu (będącego częścią anody litowej) i obrabiaj za pomocą specjalnie dostrojonych laserów.

Jednocześnie obrabiany przedmiot został rozgrzany do ekstremalnej temperatury 2026 stopni Celsjusza, co zmieniło pierwotne właściwości przedmiotu obrabianego.

Ta obróbka przekształciła miedziany pasek w porowatą strukturę, która zaczęła składać się głównie z krzemu i tlenu z drobnymi zanieczyszczeniami grafenu.

Eksperymenty z uzyskanym w ten sposób materiałem wykazały, że może on działać jako powłoka ochronna kolektor prądu, aktywnie pochłaniając i emitując metaliczny lit i jednocześnie nie prowokując formacji niechciane dendryty.

Ponadto kolejnym poważnym problemem było silne utlenianie litu metalicznego. To znacznie zmniejszyło wydajność i żywotność baterii litowo-metalicznych. Aby zmniejszyć ten efekt, anoda musiała zostać zwiększona.

Powłoka uzyskana podczas eksperymentu rozwiązała również ten problem. Przecież przeprowadzone testy wykazały, że żywotność testowanych prototypów wzrosła co najmniej trzykrotnie w porównaniu do podobnych akumulatorów bez specjalnej powłoki.

Jednocześnie nowe akumulatory zachowują co najmniej 70% swojej pierwotnej pojemności po 60 cyklach ładowania i rozładowania, co również jest uważane za doskonały wynik.

Naukowcy wiążą duże nadzieje z przyszłym rozwojem i nadal pracują nad poprawą wydajności baterii litowo-metalicznych.

Jeśli podobał Ci się materiał, unieś kciuki do góry i koniecznie zasubskrybuj! Dziękuję za uwagę!