V době, kdy je poptávka po efektivním a udržitelném ukládání energie na vrcholu, nastavil průlomový vývoj z Fakulty inženýrství a aplikovaných věd Harvardovy univerzity nový standard v oblasti technologie baterií. Vědci představili novou lithium-kovovou baterii, která je schopna vydržet nejméně 6 000 cyklů nabíjení a vybíjení a pyšní se schopností plně se nabít během pouhých několika minut. Tento revoluční pokrok nejen slibuje změnu způsobu, jakým používáme baterie, ale také připravuje cestu pro praktičtější aplikace v odvětvích, jako jsou elektromobily.
Jádrem tohoto výzkumu je výroba polovodičových baterií s použitím lithiových kovových anod, což je metoda, která nabízí nové poznatky o materiálech pro potenciálně revoluční baterie. Studie, nedávno publikovaná v časopise „Nature Materials“, zdůrazňuje významný pokrok dosažený v pochopení a využití lithiových kovových anod. Autor článku Xin Li poznamenal: „Lithiové kovové anodové baterie jsou považovány za svatý grál baterií. Mají desetkrát větší kapacitu než komerční grafitové anody, což potenciálně výrazně zvyšuje dojezd elektromobilů. Náš výzkum představuje zásadní krok k praktičtějším polovodičovým bateriím v průmyslových a komerčních aplikacích.“
Jednou z největších výzev při navrhování těchto baterií byla tvorba dendritů na povrchu anody. Tyto kořenovité struktury rostou v elektrolytu a prorážejí bariéru oddělující anodu a katodu, což vede ke zkratům v bateriích a dokonce i k požárům. V roce 2021 se Li a jeho tým s tímto problémem vypořádali návrhem vícevrstvé baterie, v níž mezi anodu a katodu vložili různé materiály s různou stabilitou. Tato vícevrstvá, multimateriálová konstrukce neblokovala lithiové dendrity úplně, ale kontrolovala a omezovala jejich pronikání.
Ve svém nejnovějším výzkumu tým učinil další pokrok začleněním mikrometrových křemíkových částic do anody. Tento přístup zmenšuje lithiovou reakci a podporuje rovnoměrné galvanické pokovování silného lithiového kovu, čímž účinně zabraňuje tvorbě dendritů. Procesy galvanického pokovování a odstraňování odlitku mohou navíc probíhat rychle na rovných površích, což umožňuje plné nabití baterie za pouhých 10 minut.
V experimentální fázi byla vytvořena kapsová baterie o velikosti poštovní známky, 10 až 20krát větší než většina knoflíkových baterií vyráběných v univerzitních laboratořích. Je pozoruhodné, že si tato baterie udržela 80 % své kapacity i po 6 000 cyklech, čímž překonala ostatní kapsové baterie, které jsou v současnosti na trhu.
Tato inovace z Harvardu je více než jen akademickým úspěchem; znamená velký skok vpřed v technologii baterií. Díky své vylepšené kapacitě, bezpečnosti a účinnosti má lithium-kovová baterie vyvinutá Lim a jeho týmem potenciál způsobit revoluci v ukládání a využívání energie, zejména v elektromobilech, a představuje tak významný milník na naší cestě k udržitelnější a energeticky úspornější budoucnosti.
Čas zveřejnění: 12. ledna 2024
