I en tid hvor etterspørselen etter effektiv og bærekraftig energilagring er på topp, har en banebrytende utvikling fra Harvard Universitys School of Engineering and Applied Sciences satt en ny standard innen batteriteknologi. Forskerne har avduket et nytt litiummetallbatteri som tåler minst 6000 lade- og utladingssykluser og kan skryte av muligheten til å bli fulladet i løpet av få minutter. Dette revolusjonerende fremskrittet lover ikke bare å transformere måten vi bruker batterier på, men baner også vei for mer praktiske anvendelser i bransjer som elektriske kjøretøy.
Kjernen i denne forskningen ligger i produksjonen av solid-state batterier ved bruk av litiummetallanoder, en metode som har gitt ny innsikt i materialer for potensielt revolusjonerende batterier. Studien, publisert nylig i "Nature Materials", fremhever de betydelige fremskritt som er gjort i å forstå og bruke litiummetallanoder. Xin Li, avisens forfatter, bemerket: "Litiummetallanodebatterier regnes som batterienes hellige gral. De har en kapasitet som er ti ganger større enn kommersielle grafittanoder, noe som potensielt øker rekkevidden til elektriske kjøretøy betydelig. Forskningen vår markerer et viktig skritt mot mer praktiske solid-state batterier i industrielle og kommersielle applikasjoner."
En av de største utfordringene ved utformingen av disse batteriene har vært dannelsen av dendritter på anodeoverflaten. Disse rotlignende strukturene vokser i elektrolytten, og gjennomborer barrieren som skiller anoden og katoden, noe som fører til batterikortslutninger og til og med branner. I 2021 taklet Li og teamet hans dette problemet ved å designe et flerlagsbatteri, som blandet forskjellige materialer med ulik stabilitet mellom anoden og katoden. Denne flerlags, multimaterialdesignen blokkerte ikke litiumdendritter fullstendig, men kontrollerte og inneholdt deres penetrering.
I sin siste forskning har teamet gjort ytterligere fremskritt ved å inkorporere mikrometerstore silisiumpartikler i anoden. Denne tilnærmingen krymper lithieringsreaksjonen og fremmer jevn galvanisering av tykt litiummetall, og forhindrer effektivt dendrittdannelse. Dessuten kan galvaniserings- og strippeprosessene skje raskt på flate overflater, slik at batteriet kan lades helt opp på bare 10 minutter.
I den eksperimentelle fasen ble det laget et posebatteri på størrelse med et frimerke, 10 til 20 ganger større enn de fleste myntbatterier produsert i universitetslaboratorier. Bemerkelsesverdig nok opprettholdt dette batteriet 80 % av kapasiteten selv etter 6000 sykluser, og overgikk andre posebatterier på markedet.
Denne innovasjonen fra Harvard er mer enn bare en akademisk prestasjon; det betyr et stort sprang fremover innen batteriteknologi. Med sin forbedrede kapasitet, sikkerhet og effektivitet har litiummetallbatteriet utviklet av Li og teamet hans potensialet til å revolusjonere energilagring og bruk, spesielt i elektriske kjøretøy, og markerer en betydelig milepæl i vår reise mot en mer bærekraftig og energieffektiv framtid.
Innleggstid: Jan-12-2024
