V době, kdy poptávka po efektivním a udržitelném skladování energie vrcholí, nastavil převratný vývoj z Harvard University's School of Engineering and Applied Sciences nové měřítko v oblasti technologie baterií. Vědci představili novou lithiovou baterii, která vydrží nejméně 6 000 cyklů nabití a vybití a může se pochlubit schopností být plně nabita během pouhých minut. Tento revoluční pokrok nejenže slibuje změnit způsob, jakým používáme baterie, ale také připravuje cestu pro praktičtější aplikace v odvětvích, jako jsou elektrická vozidla.
Jádro tohoto výzkumu spočívá ve výrobě polovodičových baterií pomocí lithiových kovových anod, což je metoda, která nabízí nový pohled na materiály pro potenciálně revoluční baterie. Studie, která byla nedávno zveřejněna v „Nature Materials“, zdůrazňuje významné pokroky v pochopení a využití lithiových kovových anod. Xin Li, autor článku, poznamenal: „Lithiové kovové anodové baterie jsou považovány za svatý grál baterií. Mají kapacitu desetkrát větší než komerční grafitové anody, což potenciálně výrazně zvyšuje dojezd elektrických vozidel. Náš výzkum představuje zásadní krok směrem k praktičtějším polovodičovým bateriím v průmyslových a komerčních aplikacích.
Jednou z největších výzev při navrhování těchto baterií byla tvorba dendritů na povrchu anody. Tyto kořenové struktury rostou v elektrolytu a prorážejí bariéru, která odděluje anodu a katodu, což vede ke zkratu baterie a dokonce k požáru. V roce 2021 Li a jeho tým vyřešili tento problém navržením vícevrstvé baterie, která mezi anodu a katodu prokládá různé materiály různých stabilit. Tento vícevrstvý multimateriálový design zcela neblokoval lithiové dendrity, ale kontroloval a omezoval jejich pronikání.
Ve svém nejnovějším výzkumu tým udělal další pokrok začleněním částic křemíku o velikosti mikrometru do anody. Tento přístup zmenšuje lithiační reakci a podporuje rovnoměrné galvanické pokovování tlustého lithiového kovu, což účinně zabraňuje tvorbě dendritů. Kromě toho může proces galvanického pokovování a odizolování probíhat rychle na rovných površích, což umožňuje úplné nabití baterie za pouhých 10 minut.
V experimentální fázi byla vytvořena pouzdrová baterie velikosti poštovní známky, 10 až 20krát větší než většina mincových baterií vyráběných v univerzitních laboratořích. Je pozoruhodné, že tato baterie si udržela 80 % své kapacity i po 6 000 cyklech, čímž předčila ostatní pouzdrové baterie, které jsou v současnosti na trhu.
Tato inovace z Harvardu je víc než jen akademický úspěch; znamená velký skok vpřed v technologii baterií. Díky své zvýšené kapacitě, bezpečnosti a účinnosti má lithiová kovová baterie vyvinutá Li a jeho týmem potenciál k revoluci v ukládání a využívání energie, zejména v elektrických vozidlech, což představuje významný milník na naší cestě k udržitelnější a energeticky účinnější budoucnost.
Čas odeslání: 12. ledna 2024
