Razvoj litijum-metalnih baterija koje se brzo pune

Inženjeri su napredovali ka litijum-metalnim baterijama koje se pune brzinom od sat vremena. Ovo brzo punjenje je zahvaljujući kristalima litijum metala koji se mogu zasejati i uzgajati — brzo i ujednačeno — na iznenađujućoj površini. Ovaj novi pristup, koji predvode inženjeri Kalifornijskog univerziteta u San Dijegu, omogućava punjenje litijum-metalnih baterija za oko sat vremena, što je brzina koja je konkurentna današnjim litijum-jonskim baterijama.

foto: pexels.com

Trik je u tome da se koristi površina za rast kristala koja se litijumu zvanično ne "sviđa". Iz ovih kristala semena rastu gusti slojevi uniformnog metala litijuma. Ujednačeni slojevi litijum metala su od velikog interesa za istraživače baterija jer im nedostaju šiljci koji degradiraju performanse baterije koji se nazivaju dendriti. Formiranje ovih dendrita u anodama baterija je dugotrajna prepreka za brzo punjenje litijum-metalnih baterija sa ultra-energetskom gustoćom.

Da bi uzgajali kristale litijum metala, istraživači su zamenili sve prisutne površine bakra na negativnoj strani (anode) litijum-metalnih baterija sa litiofobnom nanokompozitnom površinom napravljenom od litijum fluorida (LiF) i gvožđa (Fe). Koristeći ovu litiofobnu površinu za taloženje litijuma, formirala su se semena litijumskih kristala i iz ovih semena su izrasli gusti slojevi litijuma — čak i pri visokim brzinama punjenja. Rezultat su bile dugovečne litijum-metalne baterije koje se mogu brzo puniti.

"Specijalna nanokompozitna površina je otkriće", rekao je profesor nanoinženjeringa UC San Diego Ping Liu. "Osporili smo tradicionalni pojam o tome kakva je površina potrebna za uzgoj litijumskih kristala. Preovlađujuća mudrost je da litijum bolje raste na površinama koje mu se sviđaju, površinama koje su litiofilne. U ovom radu pokazujemo da to nije uvek tačno. Supstrat koji koristimo ne voli litijum. Međutim, on obezbeđuje obilna mesta nukleacije zajedno sa brzim površinskim kretanjem litijuma. Ova dva faktora dovode do rasta ovih prekrasnih kristala. Ovo je lep primer naučnog uvida koji rešava tehnički problem."

Dok litijum-metalne baterije imaju veliki potencijal za električna vozila i prenosivu elektroniku zbog svoje velike gustine punjenja, današnje litijum-metalne baterije moraju se puniti izuzetno sporo da bi se održale performanse baterije i izbegli bezbednosni problemi. Novi napredak bi mogao da eliminiše značajnu blokadu na putu koja sprečava široku upotrebu litijum-metalnih baterija gustih energije za aplikacije kao što su električna vozila i prenosiva elektronika.

Izvor: www.techbriefs.com