Przełom w bateriach litowo-metalowych: 1000 godzin stabilnej pracy bez dendrytów
Naukowcy z Uniwersytetu Narodowego Chonnam w Korei Południowej opracowali nowy, trójwarstwowy elektrolit stały, który umożliwia bateriom litowo-metalowym (LMB) stabilną pracę przez 1000 godzin bez powstawania dendrytów. To osiągnięcie może przyspieszyć rozwój magazynów energii dla sieci oraz samochodów elektrycznych.
Innowacyjna konstrukcja elektrolitu
Elektrolit łączy elastyczne polimery z ceramicznymi cząsteczkami. Jego przewodność jonowa jest prawie czterokrotnie wyższa niż w przypadku standardowego tlenku polietylenu (PEO). Kluczowym parametrem jest wysoka liczba przenoszenia jonów litu wynosząca 0,81, co oznacza efektywny transport jonów Li+.
Struktura trójwarstwowa składa się z miękkich warstw zewnętrznych (PEO/LiTFSI) oraz twardej warstwy centralnej wzmocnionej cząsteczkami LLZO pokrytymi polidopaminą (PDA) i elastycznym kopolimerem PPP. Taka konstrukcja zapewnia doskonały kontakt z elektrodami i mechanicznie wytrzymały szkielet, który hamuje wzrost dendrytów.
Wyniki badań
W testach ogniw symetrycznych elektrolit CSE-30 (z 30% dodatkiem PDA@LLZO) wykazał ponad 1000 godzin stabilnego cyklowania bez dendrytów. Pełne ogniwa zachowały ponad 80% pojemności po 1000 cykli, osiągając pojemność 133,6 mAh/g. Co więcej, elastyczne ogniwo typu pouch zasilało diodę LED nawet po złożeniu i częściowym przecięciu, co dowodzi jego mechanicznej wytrzymałości.
Profesor Michneol Chang z Wydziału Inżynierii Polimerów CNU, kierujący badaniami, wyjaśnił, że inspiracją były naturalne białka adhezyjne, których używają małże do przyczepiania się do skał. „Nasz trójwarstwowy kompozyt łączy chemicznie aktywne wypełniacze ceramiczne z elastycznym kopolimerem triblokowym, zwiększając przewodność jonową i wytrzymałość mechaniczną” – powiedział Chang.
Badanie opublikowano w czasopiśmie „Advanced Materials”. Naukowcy podkreślają, że ich elektrolit może znaleźć zastosowanie w bateriach nowej generacji, umożliwiając dłuższy zasięg pojazdów elektrycznych, bezpieczniejsze baterie, elastyczną elektronikę oraz długoterminowe magazynowanie energii w skali sieci.
Źródło: pv magazine AU
