סוללות ליתיום נטענות, כיום בטוחות ועמידות יותר, משולשות את קיבולת המערכות הנוכחיות

ביצועים משופרים בזכות ממשק פולימרי חדש בין האנודה לאלקטרוליט. גם עלויות הייצור מופחתות.

קבוצה של חוקרי פן סטייט הצליחה להכפיל את צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום מתכתיות, ולהפוך אותן ליציבות יותר.

האם סוללות ליתיום מתכת יכולות להיות הבחירה הראשונה להנעת רכבים חשמליים, סמארטפונים ומחשבים ניידים?

עבור אוניברסיטת פן סטייט בארצות הברית התשובה היא כן. שם, קבוצה של מהנדסים כימיים מצאו דרך להפוך מכשירים אלה לאמינים, יעילים ומסוגלים להתחרות באלטרנטיבות מסחריות.

סוללות ליתיום מתכת הן בעצם סוללות ראשוניות, כלומר חד פעמיות. למרות צפיפות המטען הגבוהה שלה ומתחים מעולים, הטכנולוגיה הזו מתקשה לטעון אותה. הבעיה העיקרית היא בדיוק באלמנט המבדיל אותם: אנודת הליתיום המתכתי. לחומר קיבולת גדולה פי עשרה מגרפיט אך במהלך מחזורי טעינה ופריקה ממשק האלקטרוליט המוצק (שנוצר בדרך כלל בין האלקטרוליט לאלקטרודות) נוטה לקדם את ייצור הדנדריטים על משטח הליתיום. , תצורות קטנות דומות למחט יכולות לנקב את מפריד הסוללה ולגרום למעגלים קצרים.

לכן סוללות ליתיום מתכת לא מחזיקות מעמד זמן רב: הממשק גדל ואינו יציב. בפרויקט זה השתמשנו במרכיב פולימרים ליצירת ממשק טוב יותר.

דונגאי וואנג, פרופסור להנדסת מכונות וכימיה.

ה- "ממשק האלקטרוליט המוצק - SEI" החדש והמשופר הוא תרכובת פולימרית תגובתית המורכבת מלח ליתיום פולימרי, חלקיקי ננו-ליתיום פלואוריד ויריעות תחמוצת גרפן. מתכון זה הופך את הממשק ליציב על ידי הימנעות מהתפתחות מחטי שטח קטנות.

הפולימר המהונדס מגיב ליצירת קשר דמוי טופר על פני המתכת הליתיום, נותן לו באופן פסיבי את מבוקשו, כך שהוא לא מגיב עם מולקולות אלקטרוליט ויוצר מעין מחסום מכני להיווצרות דנדריטים. לא רק זה. עם SEI יציב יותר, ניתן להכפיל את צפיפות האנרגיה של סוללות נוכחיות, וכך לגרום להם להחזיק מעמד זמן רב יותר ולהיות בטוחים יותר. בנוסף, הפולימר המגיב החדש מפחית גם את משקל ועלויות הייצור, ומשפר עוד יותר את הביצועים של סוללות ליתיום מתכת.

דונגהאי וואנג.

המחקר פורסם ב- Nature Materials.

מידע נוסף: news.psu.edu

  • צינורות פחמן לסוללות ליתיום בטוחות יותר, טעינה מהירה וקיבולת של עד פי 10
  • סוללת זרימת שמש חדשה המאחסנת בצורה יעילה יותר אנרגיה בצורה נוזלית
  • סוללת הפולימר שרוצה לרתק את הליתיום על ידי ייצור בזול של 90%
  • הבנייה מתחילה על סוללת האוויר הנוזלית הגדולה בעולם
  • קמצוץ גרפן מוביל לאלקטרוליט הסוללות המוצק "הקשה" בעולם

מומלץ

מאפיינים, יתרונות ושימושים של חומץ תפוחים
אבוקדו: איך לשתול את בורו?
מאפיינים, יתרונות ושימושים של עלי דפנה