Forskere har funnet en måte å tredoble levetiden til litiummetallbatterier

Litiummetallbatterier er en av de mest lovende nye batterityper. Tross alt er deres potensielle kapasitet 10 ganger større enn lignende litiumionbatterier.

Men den økte tendensen til å danne dendriter og etsende ødeleggelse av metallisk litium tillot ikke nye batterier å fullstendig erobre markedet.

Men et forskerteam ved Rice University ser ut til å ha funnet en løsning på dette problemet.

Den vitenskapelige gruppen foreslo en ganske elegant løsning: ved å bruke det vanligste båndet og moderne laserteknologi klarte de å utvikle et helt nytt materiale for elektroden.

Litiummetallbatteri og dets største ulemper

Ved utformingen av et litiummetallbatteri er anoden (som i andre batterier er laget av grafitt) laget av rent metalllitium.

Og siden dette materialet har økt spesifikk energi, er metalllitium i stand til å øke batterikapasiteten med 10 ganger, samt øke hastigheten på ladeprosessen mange ganger.

Her er bare en rekke betydelige ulemper, og den viktigste er en økt tendens til å danne såkalte dendritter.

Metallisk oppbygging som reduserer den faktiske kapasiteten til batteriet betydelig, og kan til og med føre til at batteriet tar fyr på grunn av en intern kortslutning.

Hva forskere har foreslått

For å minimere hastigheten av dannelse av dendritt ble følgende løsning foreslått:

Ta det vanligste skotteipen, tilsett litt grafen til den, pakk den rundt en kobberstrømsamler (som er en del av litiumanoden) og behandle den med spesialjusterte lasere.

Samtidig ble arbeidsstykket oppvarmet til en ekstrem temperatur på 2026 grader Celsius, noe som endret arbeidsemnets opprinnelige egenskaper.

Denne behandlingen forvandlet kobberbåndet til en porøs struktur, som hovedsakelig begynte å bestå av silisium og oksygen med små urenheter av grafen.

Eksperimenter med det således oppnådde materialet har vist at det kan fungere som et beskyttende skall for strømoppsamler, mens den aktivt absorberer og avgir metallisk litium og samtidig ikke provoserer formasjonen uønskede dendritter.

I tillegg var sterk oksidasjon av litiummetall et annet alvorlig problem. Dette reduserte effektiviteten og levetiden til litiummetallbatterier betydelig. Og for å redusere denne effekten måtte anoden økes.

Belegget som ble oppnådd under eksperimentet løste også dette problemet. Tross alt viste testene at levetiden til de testede prototypene økte minst tre ganger, sammenlignet med lignende batterier uten et spesielt belegg.

Samtidig beholder nye batterier minst 70% av sin opprinnelige kapasitet etter 60 ladeutladingssykluser, noe som også betraktes som et utmerket resultat.

Forskere har store forhåpninger om fremtidig utvikling og fortsetter å arbeide for å forbedre ytelsen til litiummetallbatterier.

Hvis du likte materialet, så legg tommelen opp og husk å abonnere! Takk for din oppmerksomhet!