Vědci našli způsob, jak ztrojnásobit životnost lithium-kovových baterií

Lithiové kovové baterie jsou jednou z nejslibnějších nových typů baterií. Koneckonců, jejich potenciální kapacita je 10krát větší než u podobných lithium-iontových baterií.

Zvýšená tendence k tvorbě dendritů a korozivní destrukce kovového lithia však neumožnila novým bateriím plně dobýt trh.

Zdá se však, že výzkumný tým na Rice University našel řešení tohoto problému.

Vědecká skupina navrhla poměrně elegantní řešení: pomocí nejběžnější lepicí pásky a moderních laserových technologií se jim podařilo vyvinout zcela nový materiál pro elektrodu.

Lithiová kovová baterie a její hlavní nevýhody

V konstrukci lithium-kovové baterie je anoda (která je u ostatních baterií vyrobena z grafitu) vyrobena z čistého kovového lithia.

A protože tento materiál má zvýšenou specifickou energii, je kovové lithium schopné 10krát zvýšit kapacitu baterie a mnohonásobně zrychlit proces nabíjení.

Zde je jen řada významných nevýhod a hlavní je zvýšená tendence k tvorbě takzvaných dendritů.

Kovové usazeniny, které výrazně sníží skutečnou kapacitu baterie a mohou dokonce způsobit vznícení baterie v důsledku vnitřního zkratu.

Co navrhli vědci

Aby se minimalizovala rychlost tvorby dendritů, bylo navrženo následující řešení:

Vezměte nejběžnější skotskou pásku, přidejte do ní trochu grafenu, obtočte ji kolem měděného sběrače proudu (který je součástí lithiové anody) a zpracujte jej pomocí speciálně vyladěných laserů.

Současně byl obrobek zahříván na extrémní teplotu 2026 stupňů Celsia, což změnilo původní vlastnosti obrobku.

Tato úprava transformovala měděnou pásku na porézní strukturu, která začala sestávat hlavně z křemíku a kyslíku s malými nečistotami grafenu.

Pokusy s takto získaným materiálem ukázaly, že může působit jako ochranný obal pro sběrač proudu, přičemž aktivně absorbuje a emituje kovové lithium a zároveň nevyvolává tvorbu nežádoucí dendrity.

Kromě toho byla dalším vážným problémem silná oxidace kovového lithia. To významně snížilo účinnost a životnost lithium-kovových baterií. A aby se tento účinek snížil, bylo nutné zvýšit anodu.

Tento problém vyřešil také povlak získaný během experimentu. Provedené testy koneckonců ukázaly, že životnost testovaných prototypů se ve srovnání s podobnými bateriemi bez speciálního povlaku zvýšila nejméně třikrát.

Nové baterie si zároveň po 60 cyklech nabíjení a vybíjení zachovají alespoň 70% své původní kapacity, což je také považováno za vynikající výsledek.

Vědci vkládají velké naděje do dalšího vývoje a nadále pracují na zlepšování výkonu lithium-kovových baterií.

Pokud se vám materiál líbil, zvedněte palce a nezapomeňte se přihlásit k odběru! Děkuji za pozornost!