Bateriile cu litiu metal dezvoltate la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) pot fi, de asemenea, încărcate și descărcate de cel puțin 6.000 de ori – mai mult decât orice altă celulă de baterie de tip pungă, informează Electrek.

Bateriile cu anod metalic litiu sunt considerate Sfântul Graal al bateriilor

Cercetarea publicată în Nature Materials descrie o nouă modalitate de a face baterii cu stare solidă cu un anod de litiu metalic. Xin Li, profesor asociat de Știința Materialelor la SEAS și autor principal al lucrării, a spus:

„Bateriile cu anod metalic litiu sunt considerate Sfântul Graal al bateriilor deoarece au o capacitate de zece ori mai mare decât anozii din grafit comerciali și ar putea crește distanța pe care o parcurg vehiculele electrice.

Cercetarea noastră este un pas important spre bateriile cu stare solidă mai practice pentru aplicații industriale și comerciale”.

Cea mai mare provocare

Una dintre cele mai mari provocări în proiectarea bateriilor cu stare solidă este formarea dendritelor pe suprafața anodului.

Dendritele sunt proiecții de metal care se pot acumula pe suprafața litiului și se pot dezvolta în electrolit. Ele străpung bariera care separă anodul și catodul, provocând scurtcircuitarea sau chiar explozia bateriei.

Dendritele se formează când ionii de litiu se deplasează de la catod la anod în timpul încărcării, atașându-se la suprafața anodului într-un proces numit placare.

Acest lucru creează o suprafață neuniformă, neomogenă pe anod și permite dendritelor să prindă rădăcini.

Când este descărcat, acel strat asemănător plăcii trebuie îndepărtat de pe anod, iar atunci când placarea este neuniformă, procesul poate fi lent.

Bateria se poate reîncărca în aproximativ 10 minute

În 2021, echipa a proiectat o baterie multistrat care a inclus diferite materiale cu stabilități diferite între anod și catod. Acest design a împiedicat pătrunderea dendritelor de litiu prin controlul și conținutul lor – dar nu le-a oprit.

În această cercetare, cercetătorii au oprit formarea dendritelor prin utilizarea particulelor de siliciu de dimensiuni micron în anod pentru a facilita placarea omogenă a unui strat gros de litiu metalic.

„În designul nostru, litiul este înfășurat în jurul particulei de siliciu, ca o coajă de ciocolată tare în jurul unui miez de alună într-o trufă de ciocolată”, a spus Li.

Deoarece placarea și decaparea pot avea loc rapid pe o suprafață plană, bateria se poate reîncărca în aproximativ 10 minute.

Biroul de Dezvoltare Tehnologică de la Harvard a licențiat tehnologia Adden Energy, o companie spin-off de la Harvard, co-fondată de Li și trei absolvenți de la Harvard.

Adden Energy a extins tehnologia pentru a construi o baterie de dimensiunea unui telefon inteligent.