Vedci našli spôsob, ako strojnásobiť životnosť lítium-kovových batérií

Lítiové kovové batérie sú jedným z najsľubnejších nových typov batérií. Koniec koncov, ich potenciálna kapacita je 10-krát väčšia ako u podobných lítium-iónových batérií.

Ale zvýšená tendencia k tvorbe dendritov a korozívne ničenie kovového lítia neumožnili novým batériám úplne dobyť trh.

Zdá sa však, že výskumný tím na univerzite v Rice našiel riešenie tohto problému.

Vedecká skupina navrhla pomerne elegantné riešenie: pomocou najbežnejšej pásky a modernej laserovej technológie sa im podarilo vyvinúť úplne nový materiál pre elektródu.

Lítiová kovová batéria a jej hlavné nevýhody

Pri konštrukcii lítium-kovovej batérie je anóda (ktorá je u ostatných batérií vyrobená z grafitu) vyrobená z lítia z čistého kovu.

A pretože tento materiál má zvýšenú špecifickú energiu, je kovové lítium schopné 10-krát zvýšiť kapacitu batérie a mnohonásobne urýchliť proces nabíjania.

Tu uvádzame iba niekoľko významných nevýhod a tou hlavnou je zvýšená tendencia k tvorbe takzvaných dendritov.

Kovové nahromadenie, ktoré výrazne zníži skutočnú kapacitu batérie a môže dokonca spôsobiť vznietenie batérie v dôsledku vnútorného skratu.

Čo navrhli vedci

Aby sa čo najviac minimalizovala rýchlosť tvorby dendritov, bolo navrhnuté nasledujúce riešenie:

Vezmite najbežnejšiu škótsku pásku, pridajte do nej trochu grafénu, omotajte ju okolo medeného kolektora prúdu (ktorý je súčasťou lítiovej anódy) a spracujte ju špeciálne vyladenými lasermi.

Súčasne sa obrobok zahrieval na extrémnu teplotu 2026 stupňov Celzia, čo zmenilo pôvodné vlastnosti obrobku.

Táto úprava transformovala medenú pásku na pórovitú štruktúru, ktorá začala pozostávať hlavne z kremíka a kyslíka s malými nečistotami grafénu.

Pokusy s takto získaným materiálom ukázali, že môže pôsobiť ako ochranná škrupina pre zberač prúdu, pričom aktívne absorbuje a emituje kovové lítium a zároveň nevyprovokuje vznik nežiaduce dendrity.

Okrem toho bola ďalším vážnym problémom silná oxidácia kovového lítia. To výrazne znížilo účinnosť a životnosť lítium-kovových batérií. A na zníženie tohto efektu bolo potrebné zväčšiť anódu.

Tento problém vyriešil aj povlak získaný počas experimentu. Vykonané testy napokon preukázali, že životnosť testovaných prototypov sa v porovnaní s podobnými batériami bez špeciálneho povlaku zvýšila najmenej trikrát.

Nové batérie si zároveň po 60 cykloch nabíjania a vybíjania zachovajú minimálne 70% svojej pôvodnej kapacity, čo sa tiež považuje za vynikajúci výsledok.

Vedci vkladajú veľké nádeje do budúceho vývoja a naďalej pracujú na zlepšovaní výkonu lítium-kovových batérií.

Ak sa vám materiál páčil, potom zdvihnite palce a určite sa prihláste na odber! Ďakujem za tvoju pozornosť!