Научниците од Харвард направија голем чекор кон долготрајни батерии за електромобили

Долготрајни батерии со брзо полнење се клучни за проширување на пазарот на електрични возила, но денешните литиум-јонски батерии не го исполнуваат потребното – тие се претешки, прескапи и предолго се полнат.
Со децении, истражувачите се обидуваа да го искористат потенцијалот на цврсти литиум-метални батерии кои складираат значително повеќе енергија во ист волумен и се полнат побрзо во споредба со традиционалните литиум-јонски батерии, пишува Види.хр.

„Литиум-металната батерија се смета за свет грал на хемијата за батериите заради високиот капацитет и густината на енергијата“, вели Ксин Ли, вонреден професор по наука за материјали на Факултетот за инженерство и применета наука на Харвард Џон А. Паулсон (СЕАС).

„Но, стабилноста на овие батерии отсекогаш била слаба“.

Сега Ли и неговиот тим дизајнираа стабилна батерија, литиум-метал, која може да се полни и да се празни најмалку 10.000 пати со голема густина на енергија. Истражувачите го поврзаа новиот дизајн со комерцијален високо-енергетски катоден материјал и велат дека оваа технологија на батерии може значително да го зголеми животниот век на електричните возила и да бидат споредливи со бензинците, од 10 до 15 години без потреба од замена на батеријата. Со својата висока густина на енергија, батеријата може да го трасира патот за електрични возила кои можат целосно да се полнат во рок од 10 до 20 минути.

Големиот предизвик со литиумските метални батерии отсекогаш била хемијата. Литиумските батерии при полнење ги движат литиумските јони од катодата до анодата. Кога анодата е изработена од литиум метал, на површината се формираат иглични структури наречени дендрити. Овие структури растат како корени во електролитот и ја пробиваат бариерата што ги одделува анодата и катодата, предизвикувајќи краток спој во батеријата, па дури и опасност да се запали.

За да го надминат овој предизвик, Ли и неговиот тим дизајнираа повеќеслојна батерија која става „сендвичи“ во материјали со различна стабилност помеѓу анодата и катодата. Оваа повеќеслојна, повеќенасочна батерија спречува продирање на литиум дендрити, не со запирање, туку со нивно следење и задржување.

„Помислете на батеријата како сендвич. Прво доаѓа лебот – литиумска метална анода – потоа салата – слој од графит. Следува слој домати – првиот електролит – и слој сланина – вториот електролит. Завршува со вториот слој домати и последното парче леб – катодата“, наведува Ли и додава дека новата батерија исто така се самоисцелува, бидејќи нејзината хемија овозможува да ги затвори дупките создадени од дендритите.

Ли истакнува дека ова е само доказ за концептот и дека производството на вакви батерии во голем обем ќе биде голем предизвик, но тој верува дека ова ќе биде решено во блиска иднина кога електричнитте автомобили ќе работат на батерии што никогаш нема да треба да се менуваат и да се полнат за онолку време колку што денес е потребно да се наполнат класичните автомобили со бензин.