Znanstveniki so našli način, da življenjsko dobo litijevih kovinskih baterij potrojijo

Litijeve kovinske baterije so ena najbolj obetavnih novih vrst baterij. Navsezadnje je njihova potencialna zmogljivost desetkrat večja od podobnih litij-ionskih baterij.

Toda povečana težnja po tvorbi dendritov in jedko uničevanje kovinskega litija novim baterijam ni omogočilo, da bi v celoti osvojile trg.

A zdi se, da je raziskovalna skupina z univerze Rice našla rešitev za ta problem.

Znanstvena skupina je predlagala precej elegantno rešitev: z najpogostejšim lepilnim trakom in sodobnimi laserskimi tehnologijami jim je uspelo razviti povsem nov material za elektrodo.

Litijeva kovinska baterija in njene glavne slabosti

Pri zasnovi litij-kovinske baterije je anoda (ki je v drugih baterijah iz grafita) izdelana iz čiste kovine litija.

Ker ima ta material povečano specifično energijo, lahko kovinski litij za 10-krat poveča kapaciteto baterije in večkrat pospeši postopek polnjenja.

Tu je le nekaj pomembnih pomanjkljivosti, glavna pa je povečana težnja k oblikovanju tako imenovanih dendritov.

Kovinsko kopičenje, kar bo znatno zmanjšalo dejansko zmogljivost akumulatorja in lahko celo povzroči požar akumulatorja zaradi notranjega kratkega stika.

Kar so predlagali znanstveniki

Da bi čim bolj zmanjšali hitrost tvorbe dendrita, je bila predlagana naslednja rešitev:

Vzemite najobičajnejši škotski trak, mu dodajte malo grafena, ga ovijte okoli bakrenega zbiralnika toka (ki je del litijeve anode) in ga obdelajte s posebej nastavljenimi laserji.

Hkrati je bil obdelovanec segret na ekstremno temperaturo 2026 stopinj Celzija, kar je spremenilo prvotne lastnosti obdelovanca.

Ta obdelava je bakreni trak preoblikovala v porozno strukturo, ki je začela biti sestavljena predvsem iz silicija in kisika z majhnimi nečistočami grafena.

Poskusi s tako dobljenim materialom so pokazali, da lahko deluje kot zaščitna lupina za tokovni zbiralnik, hkrati pa aktivno absorbira in oddaja kovinski litij, hkrati pa ne povzroča nastanka neželeni dendriti.

Poleg tega je bila močna oksidacija kovine litija še en resen problem. To je znatno zmanjšalo učinkovitost in življenjsko dobo litij kovinskih baterij. Da bi zmanjšali ta učinek, je bilo treba anodo povečati.

Prevleka, pridobljena med poskusom, je rešila tudi to težavo. Navsezadnje so izvedeni testi pokazali, da se je življenjska doba preizkušenih prototipov v primerjavi s podobnimi baterijami brez posebne prevleke povečala vsaj trikrat.

Obenem nove baterije po 60 ciklih polnjenja-praznjenja ohranijo vsaj 70% prvotne zmogljivosti, kar je prav tako odličen rezultat.

Znanstveniki veliko upajo v prihodnji razvoj in si še naprej prizadevajo za izboljšanje zmogljivosti litijevih kovinskih baterij.

Če vam je bil material všeč, položite palce in se obvezno naročite! Hvala za vašo pozornost!