Jak wyjaśniają przedstawiciele KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology), udało im się zwiększyć żywotność akumulatorów z litem w składzie. Poprawa wyniosła aż 750 procent za sprawą zmian wdrożonych w obrębie anod litowo-metalowych. Taki nowy materiał może wyznaczać przyszłość dla całego sektora, o czym autorzy tej innowacji piszą na łamach Advanced Materials.
Czytaj też: Akumulatory wolne od litu na horyzoncie. Inny składnik zapewnił świetną gęstość
W toku prowadzonych badań ich autorzy zaprojektowali membranę z pustymi kanałami. To właśnie nimi przemieszczają się jony. Dzięki warstwom nanowłókien członkowie zespołu badawczego zapewnili wyższą stabilizację, co w ostatecznym rozrachunku przełoży się na zwiększenie żywotności baterii.
Wielkim problemem w tym kontekście pozostawały mikroskopijne struktury zwane dendrytami. Ich tworzenie się zaburza wydajność oraz żywotność akumulatorów, dlatego naukowcy zajmujący się tematem szukają sposobów na ograniczenie wzrostu dendrytów bądź ich całkowite powstrzymanie. Jednym z rozwiązań było tworzenie tzw. interfaz wykonanych ze struktur metaloorganicznych oraz folii polimerowych, choć prowadziło to do wysokich kosztów, wyzwań na etapie produkcyjnym oraz cechowało się ograniczonym zastosowaniem.
Wykorzystując proces na bazie wody naukowcy z Korei Południowej doprowadzili do sytuacji, w której żywotność akumulatorów litowych wzrosła aż o 750 procent
Najnowsze z proponowanych rozwiązań ma postać dwufunkcyjnej sztucznej membrany. Ta łączy w sobie dwa materiały: CMGG-Li oraz PAM, które wspólnie zapewniają mechaniczną i chemiczną stabilność anod litowo-metalowych. Co istotne, produkcja tych membran jest możliwa do przeprowadzenia z udziałem wody, dzięki czemu cały proces może być wyjątkowo ekologiczny.
Czytaj też: Akumulator protonowy zostawia klasyczne ogniwa daleko w tyle. Co o nim wiemy?
Jak odnotowali inżynierowie stojący za tym projektem, stworzona przez nich warstwa ochronna z nanowłókien zapewniała wysoką skuteczność w zakresie kontrolowania odwracalnych reakcji chemicznych między elektrolitem a jonami litu. Ograniczone zostało zjawisko gromadzenia się jonów litu na powierzchni metalu, dzięki czemu doszło do stabilizacji i wydłużenia żywotności akumulatora. Ta ostatnia wyniosła aż 750 procent, przy czym po 300 cyklach ładowania i rozładowywania zmierzono 93,3 procent pojemności. Jako że zastosowana warstwa jest wysoce ekologiczna, to do jej rozkładu w glebie wystarcza zaledwie miesiąc.