В епоха, в която търсенето на ефективно и устойчиво съхранение на енергия е в своя връх, новаторска разработка от Факултета по инженерство и приложни науки на Харвардския университет постави нов стандарт в областта на технологията на батериите. Изследователите разкриха нова литиево-метална батерия, способна да издържи най-малко 6000 цикъла на зареждане и разреждане и да се похвали с възможността да бъде напълно заредена само за минути. Този революционен напредък не само обещава да трансформира начина, по който използваме батериите, но и проправя пътя за по-практични приложения в индустрии като електрически превозни средства.
Ядрото на това изследване се крие в производството на твърдотелни батерии с помощта на литиево-метални аноди, метод, който предлага нови прозрения за материалите за потенциално революционни батерии. Проучването, публикувано наскоро в „Nature Materials“, подчертава значителните крачки, направени в разбирането и използването на литиево-метални аноди. Xin Li, автор на статията, отбеляза: "Литиево-металните анодни батерии се считат за светия граал на батериите. Те притежават капацитет десет пъти по-голям от този на търговските графитни аноди, което потенциално значително увеличава обхвата на шофиране на електрически превозни средства. Нашето изследване бележи жизненоважна стъпка към по-практични твърдотелни батерии в промишлени и търговски приложения. "
Едно от най-големите предизвикателства при проектирането на тези батерии е образуването на дендрити върху повърхността на анода. Тези подобни на корени структури растат в електролита, пробивайки бариерата, която разделя анода и катода, което води до късо съединение на батерията и дори пожари. През 2021 г. Ли и неговият екип се заеха с този проблем, като проектираха многослойна батерия, вмъквайки различни материали с различна стабилност между анода и катода. Този многослоен дизайн от много материали не блокира напълно литиевите дендрити, но контролира и ограничава тяхното проникване.
В последното си изследване екипът е постигнал допълнителни крачки чрез включване на силициеви частици с размер микрометър в анода. Този подход свива реакцията на литиране и насърчава равномерно галванично покритие на дебел литиев метал, като ефективно предотвратява образуването на дендрити. Освен това процесите на галванопластика и оголване могат да се появят бързо върху плоски повърхности, което позволява батерията да бъде напълно заредена само за 10 минути.
Експерименталната фаза видя създаването на торбичка с размерите на пощенска марка, 10 до 20 пъти по-голяма от повечето монетни батерии, произведени в университетски лаборатории. Забележително е, че тази батерия поддържа 80% от капацитета си дори след 6 000 цикъла, превъзхождайки другите торбички, които в момента са на пазара.
Това нововъведение от Харвард е повече от просто академично постижение; това означава голям скок напред в технологията на батериите. Със своя увеличен капацитет, безопасност и ефективност, литиево-металната батерия, разработена от Ли и неговия екип, притежава потенциала да революционизира съхранението и използването на енергия, особено в електрическите превозни средства, отбелязвайки важен крайъгълен камък в нашето пътуване към по-устойчиво и енергийно ефективно бъдеще.
Време на публикуване: 12 януари 2024 г
