Specjalna membrana chroni baterie litowo-metalowe przed awarią

Dokonano kolejnego ważnego odkrycia dotyczącego baterii litowo-metalowych, które to bierze na celownik jedne z ich największych bolączek – wytrzymałość i awaryjność, wzrastające po każdym cyklu ładowania. Ochronę przed tym może zapewnić im specjalna membrana, czyli kolejny (tak, kolejny) „rewolucyjny” sposób na ten problem.

Oczywiście nie ma co narzekać na coraz to nowsze odkrycia w świecie baterii litowo-metalowych, ale te są już tak liczne, że aż dziwi fakt korzystania jeszcze w tych litowo-jonowych. Zwłaszcza że względem nich ogniwa litowo-metalowe są w stanie przechowywać nawet 10 razy więcej energii. Jednak każde kolejne odkrycie to szansa na to, że wreszcie coś się przyjmie i zrewolucjonizuje sferę baterii.

Czytaj też: Autonomiczny statek Mayflower spróbuje przekroczyć Atlantyk

Problem z ogniwami litowo-metalowymi sprowadza się do ich tendencji szybkiej degradacji po cyklach ładowania. Są one bowiem bardzo, ale to bardzo, podatne na tworzenie się igiełkowatych struktur zwanych dendrytami.

baterie

Te powstają podczas ładowania, kiedy to jony litu przemieszczają się między dwiema elektrodami baterii. Wtedy atomy litu gromadzą się na elektrodzie ujemnej zwanej anodą, co finalnie prowadzi do powstawania kolczastych dendrytów. Te następnie mogą przebić separator między elektrodami i spowodować zwarcie, czyli po prostu awarię.

Czytaj też: Pierwsze takie planetarium w bunkrze. 10K i 3D dla bezmiaru wszechświata

Jak naprawić baterie litowo-metalowe? Wystarczy do tego specjalna membrana z węgla

Tym razem naukowcy z Friedrich Schiller University in Jena pokazali, jak specjalna, precyzyjnie zaprojektowana membrana węglowa z otworami może zapobiegać awariom tego typu baterii i umożliwiać ich bezpieczne ładowanie przez całe setki cykli. Szczegóły możecie poznać w czasopiśmie Advanced Energy Materials.

Zastosowaliśmy do separatora niezwykle cienką, dwuwymiarową membranę wykonaną z węgla, której pory mają średnicę mniejszą niż jeden nanometr. Te maleńkie otwory są mniejsze niż krytyczny rozmiar jądra, a tym samym zapobiegają procesowi, który prowadzi do tworzenia dendrytów. Zamiast tworzyć struktury dendrytyczne, lit osadza się na anodzie w postaci gładkiej warstwy.

– wyjaśnia profesor Andrey Turchanin z Uniwersytetu w Jenie.

Czytaj też: Co po sieci 5G? Samsung pokazał możliwości 6G

Zespół przetestował to w praktyce, porównując ze sobą własną baterię z membraną ochronną z tą zwyczajną. W teście wykazano, że ta rewolucyjna bateria ma dwukrotnie dłuższą żywotność i nie wykazuje oznak wzrostu dendrytów w ciągu setek cykli ładowania. Naukowcy postrzegają to jako obiecujący krok w kierunku akumulatorów litowych nowej generacji i złożyli wniosek patentowy, a teraz badają, w jaki sposób można włączyć membranę do procesu produkcyjnego.

Chcesz być na bieżąco z CHIP? Obserwuj nas w Google News