Jihokorejští vědci vyvinuli nový způsob, jak integrovat lithium-kovovou anodu do baterie a dosáhnout vyšších úrovní energetické kapacity než současná lithium-iontová technologie. Pracovali s papírem z uhlíkových vláken naplněným lithiem a prokázali energetickou hustotu 428 Wh/kg, spolu s povzbudivým výkonem ve stabilitě a potenciální snadností výroby.
Integrace kovového lithia do lithium-iontových baterií s cílem nahradit grafit. Ten se dnes běžně používá jako anodový materiál, bude významným krokem vpřed v technologii skladování energie. Ta by mohla umožnit velký skok v kapacitě a výkonu baterie. Lithium metal je však obtížný materiál pro práci. A jeho tendence vytvářet „dendritické“ struktury, které se větví z anody a způsobují zkraty, má omezený vývoj.
Výzkumníci sledují různé strategie, jak překonat výzvu, kterou představuje lithium metal. A skupina vedená Gwangju Institute of Science and Technology a Jeonbuk National University v Jižní Koreji navrhla přístup, který, jak se zdá, nabízí několik výhod. Skupina pracovala s papírem z uhlíkových vláken jako náhradou za měděnou fólii běžně používanou k vytvoření struktury lithiové kovové anody.
Tenké uhlíkové vlákno
Skupina připravila uhlíková vlákna s polymerními pojivy a použila 3D kostru, do které se napustilo lithium. Příprava se plně popisuje v článku Konstrukce hierarchického povrchu na papíru z uhlíkových vláken pro lithiové kovové baterie s vynikající stabilitou. A to nedávno publikovaném v Advanced Energy Materials.
Baterie vyvinuté pomocí anody z uhlíkových vláken/lithného kovu dosáhly vysoké specifické energie 428 Wh/kg.
„S ohledem na pětkrát nižší hustotu a nižší cenu uhlíkových vláken ve srovnání s mědí je námi navrhovaný anodový materiál důležitým úspěchem. Ten může urychlit komercializaci odolných a lehkých lithiových kovových baterií,“ řekl Sung-Ho Lee, vedoucí Carbon Composite. Výzkumné centrum na Korea Institute of Science and Technology.
Další testování ukázalo, že během cyklování lithium potáhlo uhlíkové vlákno bez tvorby dendritů díky vytvoření mezifázové vrstvy anorganického pevného elektrolytu. Plné bateriové články vyrobené pomocí anod si po 300 cyklech udržely 85 % své původní kapacity. Skupina říká, že plánuje pokračovat v práci na tomto přístupu. Ten by mohl nabídnout zjednodušené řešení integrace lithium-kovu do úložiště energie.
„Věříme, že naše pokročilá strategie, která se liší od dříve uváděných technologií, jako je přidávání nových a toxických přísad do elektrolytů a modifikace morfologie povrchu pomocí komplikovaných metod, umožní realizaci vysoce stabilní LMA s vynikajícím elektrochemickým výkonem pro použití v praktická pole pro ukládání energie. Ta nahradí konvenční LiB,“ uzavřela skupina.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
