Нова технология за анодна защита удвоява живота на батериите за електромобилите

Екип от южнокорейски изследователи е разработил нова технология за печат, която увеличава повече от два пъти стабилността на литиево-металните батерии в електромобилите.

„Осигурявайки десет пъти по-голям теоретичен капацитет от конвенционалните литиево-йонни батерии, литиево-металните аноди са ключов материал в твърдотелните и литиево-серните батерии, които изискват висока енергийна плътност. Рискът от образуване на дендрити по време на циклите на зареждане/разреждане обаче поражда опасения за безопасността, включително и риск от късо съединение и пожар, и ограничава живота на батерията“ — обясняват изследователите. 

Предложената от изследователите технология от Корейския изследователски институт по химични технологии (KRICT), решава проблема с образуването на игловидни структури — дендрити върху повърхността на лития. Според резултатите от тестовете на пакетни клетки, защитените с новата технология литиеви аноди са демонстрирали запазване на 81,5% от началния капацитет след 100 цикъла на заряд-разряд и кулонова ефективност от 99,1%. 

Трансферният печат без разтворители нанася равномерни, двуслойни покрития от алуминиев оксид и злато върху литиев метал/Национален изследователски съвет за наука и технологии

Това е повече от два пъти по-стабилно от незащитените литиеви клетки. Дори при високи токове на разреждане, където батерията се разрежда напълно за 9 минути, клетките запазват 74,1% от капацитета си, демонстрирайки стабилност при трудни условия.

Изследователи, ръководени от д-р Джонгдонг Сук, са разработили метод за трансферен печат без разтворители, базиран на рулонна технология, вместо традиционните процеси на „влажно покритие“, базирани на разтворители. Проблемът е, че разтворителите могат да повредят силно високореактивния литий. 

„Изследователският екип разработи два вида защитни слоеве: двоен слой, състоящ се от алуминиев оксид (Al₂O₃) и злато (Au), и хибриден слой, съчетаващ керамични (Al-LLZO) и полимерни компоненти“ — обясняват разработчиците. 

Процесът включва създаването на ултратънък, приблизително 5 микрометра, хибриден защитен филм от керамика и полимер върху отделен лист, след което се ламинира директно върху литиевата повърхност под налягане. Този подход елиминира повредите и осигурява равномерно покритие.

„Това проучване съчетава нови защитни материали и мащабируем процес на трансферен печат, за да преодолее критичните проблеми с междуфазовата нестабилност и ограниченията при мократа обработка в литиево-металните батерии“ — казва д-р Джонг-дон Сук. 

Екипът вече е демонстрирал мащабируемостта на метода, като успешно е покрил площ от 245 x 50 мм със защитно фолио. Очаква се това развитие да ускори практическото използване на високоенергийни батерии не само в електрическите превозни средства, но и в мащабните системи за съхранение на енергия.

Спомнете си, че вече се появи нова сплав, която намалява консумацията на енергия от електрониката и елиминира нуждата от външни магнити. Става дума за сплавта Ni4W, която ще промени начина, по който устройствата обработват и запаметяват информация.