Przełomowe odkrycie da nam w końcu wydajniejsze baterie!
Zespół prowadzony przez Yi Cui - człowieka odpowiedzialnego za wiele przełomowych odkryć, jeśli chodzi o rozwój baterii, stworzył coś, co szybko zyskało miano "Świętego Graala". Anodę z czystego litu.
Dlaczego jest to tak ważne i przełomowe osiągnięcie? W dzisiejszych bateriach litowo-jonowych, kationy litu znajdują się w elektrolicie i w czasie pracy baterii osadzają się na anodzie wykonanej najczęściej z grafitu bądź krzemu. Zastąpienie ją anodą z litu pozwala na znaczne zwiększenie wydajności akumulatora - lit ma bardzo wysoką gęstość energii i do tego jest bardzo lekki. Mówiąc najprościej: dzięki temu odkryciu baterie przyszłości będą nie tylko mniejsze, ale również bardziej pojemne.
Dlaczego nikt nie zrobił takiej anody wcześniej? Wielu próbowało. Podczas ładowania akumulatora, anoda, niezależnie od materiału z którego jest wykonana, zwiększa swoją objętość. Lit bije tutaj rekord, a do tego zwiększa swoją objętość w sposób nieregularny, przez co powierzchnia samego akumulatora narażona jest na pęknięcia. To z kolei prowadzi do wydostawania się jonów na "zewnątrz" i skracania obwodu akumulatora. Kolejnym problemem jest wysoka reaktywność litu jeśli chodzi o wiązanie się z elektrolitem, co w rezultacie zmniejsza pojemność samego akumulatora. Trzecim problemem jest oczywiście sam kontakt anody z elektrolitem, który skutkuje wydzielaniem ciepła - ze względu na wysoką gęstość energii litu, litowe anody zwiększają ryzyko wybuchu/zapalenia się akumulatora.
Zespół naukowców ze Stanforda pokonał te problemy innowacyjną konstrukcją. Litowa anoda chroniona jest przez węglowe kopuły ochronne, które swoim wyglądem przypominają plastry miodu - dzięki temu konstrukcja jest jednolita, mocna, chemicznie stabilna oraz elastyczna. Ścianki węglowej kopuły mają grubość 20 nanometrów.
Prototyp baterii z litową anodą wymaga jeszcze kilku poprawek. Obecnie jest w stanie oddać 99% przyjętej podczas ładowania energii. Aby mógł trafić do masowej produkcji musi oddać o 0,9% więcej. Powyższa wydajność zachowywana jest przez 150 cykli - w porównaniu do wcześniejszych litowych baterii to całkiem niezły wynik (obecnie wydajność większości konstrukcji spada po 100 cyklach).
Yi Cui twierdzi, że nowe anody zwiększą pojemność baterii co najmniej dwukrotnie. To doskonała wiadomość, nie tylko dla użytkowników smartfonów.
Polecamy w wydaniu internetowym chip.pl: NFC w iPhonie... piekło zamarzło?
