Sprawność kulombowska do 99,9999%: Nowa technologia akumulatorów litowo-metalowych może usprawnić pojazdy elektryczne, smartfony i nie tylko

Zespół badawczy z Uniwersytetu Shandong opracował nowy materiał elektrodowy, który nie ulega fizycznym zmianom objętości, które powodują szybką degradację akumulatorów litowo-metalowych. Nowy materiał - szczegółowo opisany w Nature Nanotechnology - może prowadzić do komercyjnie opłacalnych akumulatorów litowo-metalowych o wysokiej gęstości energii, co skutkuje pojazdami elektrycznymi o większym zasięgu i urządzeniami z większymi bateriami w kompaktowych obudowach.

Akumulatory litowo-metalowe od dawna uważane są za świętego Graala w technologii akumulatorów, ponieważ mogą przechowywać więcej energii w przeliczeniu na objętość niż akumulatory litowo-jonowe. Ich rozwój był jednak hamowany przez wiele problemów, w tym problem "zmiany objętości". Problem zmiany objętości wiąże się z rozszerzaniem i kurczeniem elektrod (krytycznych na anodach) podczas ładowania i rozładowywania, co prowadzi do pęknięć i degradacji ogniw.

Nowy projekt rozwiązuje ten problem poprzez stworzenie kompozytowego nośnika litu przy użyciu zredukowanego tlenku grafenu i tlenku cynku. Struktura ta posiada sztywne wgłębienia, które utrzymują lit. Zapobiega to zmianie rozmiaru całej elektrody, a jednocześnie służy jako "pancerz antykorozyjny", który chroni reaktywny lit przed korozyjnym elektrolitem.

Wyniki były obiecujące. W testach laboratoryjnych nowa elektroda umożliwiła uzyskanie wydajności ładowania na poziomie od 99,99% do 99,9999% przez prawie 2000 cykli - znacznie przekraczając próg stabilności wymagany dla praktycznej baterii. Obliczając średnią liczbę - 99,99495% - bateria teoretycznie zachowa ponad 95% swojej pojemności po 1000 cyklach. Obliczenia te nie uwzględniają innych czynników.

Około 2 tygodnie temu informowaliśmy o podobnym przełomie, osiągniętym przez zespół badawczy z KAIST i LG Energy Solution. Badania te - opublikowane w Nature Energy - koncentrowały się na nowym ciekłym elektrolicie, który rozwiązuje problem dendrytów w akumulatorach Li-metalowych, co skutkuje bateria, która może zapewnić 500-milowy zasięg przy 12-minutowym ładowaniu.

Naukowcy stojący za nową elektrodą "zero-volume-change" pracują obecnie nad udoskonaleniem swojego projektu do użytku komercyjnego, dążąc do komercyjnie dostępnych baterii poprzez partnerstwa branżowe w ciągu najbliższych 3 do 5 lat.

Przenośną stację zasilania Ecoflow Delta 2 można kupić za 449 USD na Amazon.