Znanstvenici su pronašli način da utrostruče život litij metalnih baterija

Litij-metalne baterije jedna su od najperspektivnijih novih vrsta baterija. Napokon, njihov potencijalni kapacitet je 10 puta veći od sličnih litij-ionskih baterija.

Ali povećana tendencija stvaranja dendrita i korozivno uništavanje metalnog litija nisu omogućili novim baterijama da u potpunosti osvoje tržište.

No, čini se da je istraživački tim sa Sveučilišta Rice pronašao rješenje za ovaj problem.

Znanstvena skupina predložila je prilično elegantno rješenje: pomoću najčešće ljepljive trake i suvremenih laserskih tehnologija uspjeli su razviti potpuno novi materijal za elektrodu.

Litij-metalna baterija i njezini glavni nedostaci

U dizajnu litij-metalne baterije, anoda (koja je u ostalim baterijama izrađena od grafita) izrađena je od čistog metala litija.

A budući da ovaj materijal ima povećanu specifičnu energiju, metalni litij može povećati kapacitet baterije za 10 puta, kao i višestruko ubrzati postupak punjenja.

Evo samo nekoliko značajnih nedostataka, a glavni je povećana tendencija stvaranja takozvanih dendrita.

Metalno nakupljanje, što će znatno smanjiti stvarni kapacitet baterije, a može uzrokovati i zapaljivanje baterije zbog unutarnjeg kratkog spoja.

Ono što su znanstvenici predložili

Kako bi se što više smanjila brzina stvaranja dendrita, predloženo je sljedeće rješenje:

Uzmite najobičniju škotsku traku, dodajte joj malo grafena, omotajte je oko bakrenog kolektora struje (koji je dio litijeve anode) i obradite ga posebno podešenim laserima.

Istodobno, obradak se zagrijavao na ekstremnu temperaturu od 2026 Celzijevih stupnjeva, što je promijenilo izvorna svojstva obratka.

Ovim se postupkom bakrena vrpca transformirala u poroznu strukturu koja se počela sastojati uglavnom od silicija i kisika s malim nečistoćama grafena.

Eksperimenti s tako dobivenim materijalom pokazali su da može djelovati kao zaštitna ljuska za strujni kolektor, dok aktivno upija i emitira metalni litij, a istovremeno ne izaziva stvaranje neželjeni dendriti.

Uz to, snažna oksidacija metala litija bila je još jedan ozbiljan problem. To je značajno smanjilo učinkovitost i vijek trajanja litij-metalnih baterija. A da bi se smanjio taj učinak, bilo je potrebno povećati anodu.

Premaz dobiven tijekom pokusa riješio je i ovaj problem. Napokon, provedena ispitivanja pokazala su da se vijek trajanja testiranih prototipova povećao najmanje tri puta u usporedbi sa sličnim baterijama bez posebnog premaza.

Istodobno, nove baterije zadržavaju najmanje 70% svog prvobitnog kapaciteta nakon 60 ciklusa pražnjenja, što se također smatra izvrsnim rezultatom.

Znanstvenici se nadaju velikom budućem razvoju i nastavljaju raditi na poboljšanju performansi litij-metalnih baterija.

Ako vam se svidio materijal, tada podignite palac i obavezno se pretplatite! Hvala na pažnji!