I en tid, hvor efterspørgslen efter effektiv og bæredygtig energilagring er på sit højeste, har en banebrydende udvikling fra Harvard Universitys School of Engineering and Applied Sciences sat et nyt benchmark inden for batteriteknologi. Forskerne har afsløret et nyt lithiummetalbatteri, der er i stand til at modstå mindst 6.000 op- og afladningscyklusser og kan prale af evnen til at blive fuldt opladet inden for få minutter. Dette revolutionerende fremskridt lover ikke kun at ændre den måde, vi bruger batterier på, men baner også vejen for mere praktiske anvendelser i industrier som elbiler.
Kernen i denne forskning ligger i fremstillingen af solid-state-batterier ved hjælp af lithiummetalanoder, en metode, der har givet ny indsigt i materialer til potentielt revolutionerende batterier. Undersøgelsen, der for nylig blev offentliggjort i "Nature Materials", fremhæver de betydelige fremskridt, der er gjort i forståelsen og udnyttelsen af lithiummetalanoder. Xin Li, avisens forfatter, bemærkede: "Lithium-metalanodebatterier betragtes som batteriernes hellige gral. De har en kapacitet, der er ti gange større end kommercielle grafitanoder, hvilket potentielt øger elbilers rækkevidde betydeligt. Vores forskning markerer et vigtigt skridt hen imod mere praktiske solid-state batterier i industrielle og kommercielle applikationer."
En af de største udfordringer ved at designe disse batterier har været dannelsen af dendritter på anodeoverfladen. Disse rodlignende strukturer vokser i elektrolytten og gennemborer barrieren, der adskiller anoden og katoden, hvilket fører til batterikortslutninger og endda brande. I 2021 tog Li og hans team fat på dette problem ved at designe et flerlagsbatteri, der blandede forskellige materialer med forskellig stabilitet mellem anoden og katoden. Dette flerlags, multimateriale design blokerede ikke fuldstændigt lithiumdendritter, men kontrollerede og indeholdt deres gennemtrængning.
I deres seneste forskning har holdet gjort yderligere fremskridt ved at inkorporere mikrometerstore siliciumpartikler i anoden. Denne fremgangsmåde formindsker lithieringsreaktionen og fremmer ensartet galvanisering af tykt lithiummetal, hvilket effektivt forhindrer dendritdannelse. Desuden kan galvaniserings- og stripningsprocesserne ske hurtigt på flade overflader, hvilket gør det muligt for batteriet at blive fuldt opladet på kun 10 minutter.
I den eksperimentelle fase blev der skabt et posebatteri på størrelse med et frimærke, 10 til 20 gange større end de fleste møntbatterier produceret i universitetslaboratorier. Bemærkelsesværdigt nok bibeholdt dette batteri 80 % af sin kapacitet selv efter 6.000 cyklusser, hvilket overgik andre posebatterier på markedet i øjeblikket.
Denne innovation fra Harvard er mere end blot en akademisk præstation; det betyder et stort spring fremad inden for batteriteknologi. Med sin forbedrede kapacitet, sikkerhed og effektivitet har lithiummetalbatteriet udviklet af Li og hans team potentialet til at revolutionere energilagring og -forbrug, især i elektriske køretøjer, hvilket markerer en væsentlig milepæl i vores rejse mod en mere bæredygtig og energieffektiv fremtid.
Indlægstid: Jan-12-2024
