Forskare har hittat ett sätt att tredubbla litiummetallbatteriernas livslängd

Litiummetallbatterier är en av de mest lovande nya typerna av batterier. När allt kommer omkring är deras potentiella kapacitet tio gånger större än liknande litiumjonbatterier.

Men den ökade tendensen att bilda dendriter och frätande förstörelse av metalliskt litium tillät inte nya batterier att fullständigt erövra marknaden.

Men ett forskargrupp vid Rice University verkar ha hittat en lösning på detta problem.

Den vetenskapliga gruppen föreslog en ganska elegant lösning: med hjälp av den vanligaste tejpen och modern laserteknik lyckades de utveckla ett helt nytt material för elektroden.

Litiummetallbatteri och dess största nackdelar

I utformningen av ett litiummetallbatteri är anoden (som i andra batterier är gjord av grafit) gjord av ren metalllitium.

Och eftersom detta material har en ökad specifik energi kan metalliskt litium öka batterikapaciteten med 10 gånger, samt påskynda laddningsprocessen många gånger.

Här är bara ett antal betydande nackdelar, och den viktigaste är en ökad tendens att bilda så kallade dendriter.

Metallisk uppbyggnad som avsevärt minskar batteriets faktiska kapacitet och till och med kan få batteriet att elda på grund av en intern kortslutning.

Vad forskare har föreslagit

För att minimera graden av dendritbildning så mycket som möjligt föreslogs följande lösning:

Ta det vanligaste tejpen, lägg till lite grafen i den, linda den runt en kopparströmsamlare (som ingår i litiumanoden) och bearbeta den med specialjusterade lasrar.

Samtidigt värmdes arbetsstycket upp till en extrem temperatur på 2026 grader Celsius, vilket förändrade arbetsstyckets ursprungliga egenskaper.

Denna behandling förvandlade kopparbandet till en porös struktur, som började bestå huvudsakligen av kisel och syre med små orenheter av grafen.

Experiment med material som erhållits på detta sätt har visat att det kan fungera som ett skyddande skal för strömkollektor, samtidigt som man aktivt absorberar och avger metalliskt litium och samtidigt inte provocerar formationen oönskade dendriter.

Dessutom var stark oxidation av litiummetall ett annat allvarligt problem. Detta minskade effektiviteten och livslängden för litiummetallbatterier. Och för att minska denna effekt var det nödvändigt att öka anoden.

Beläggningen som erhölls under experimentet löste också detta problem. De utförda testerna visade trots allt att de testade prototypernas livslängd ökade minst tre gånger jämfört med liknande batterier utan en speciell beläggning.

Samtidigt behåller nya batterier minst 70% av sin ursprungliga kapacitet efter 60 laddningsurladdningscykler, vilket också anses vara ett utmärkt resultat.

Forskare har stora förhoppningar om framtida utveckling och fortsätter att arbeta för att förbättra prestandan hos litiummetallbatterier.

Om du gillade materialet, lägg upp tummen och se till att prenumerera! Tack för din uppmärksamhet!