Forskere tager skridt mod sikrere batterier ved at trimme litiumgrene

Et samarbejdende team af forskere fra Shinshu University i Japan har fundet en ny måde at dæmme op for nogle af de potentielle farer, som lithium-ion-batterier udgør. Forskerne, ledet af Susumu Arai, professor ved Shinshu University, offentliggjort deres resultater for nylig i Fysisk kemi Kemisk fysik .

Lithium-ion batterier, bruges typisk i elektriske køretøjer og smarte net, er nøglen til en kulstoffattig fremtid, ifølge forfatterne. Problemet er, at selvom lithium teoretisk kunne lede elektricitet ved høj kapacitet, det resulterer også i, hvad der er kendt som termisk løbsk under opladnings- og afladningscyklussen.

"Lithiummetal er i sagens natur uegnet til brug i genopladelige batterier på grund af visse sikkerhedsrisici, " sagde Arai. "Gentagen lithiumaflejring/-opløsning under opladning/afladning kan forårsage alvorlige ulykker på grund af aflejring af lithiumdendritter, der trænger ind i separatoren og inducerer intern kortslutning."

Efterhånden som behovet for batterier med mere energikapacitet stiger, behovet for mere sikker opbevaring i batteriet bliver også kritisk. Lithium dendritter, opkaldt efter deres biologiske brødre, forgrene sig fra en hovedkilde og sende elektriske impulser på steder, der muligvis ikke er sikret.

"Der er udviklet en række tilgange til at forhindre væksten af ​​lithiumdendritter, der er komplicerede og har nogle problemer, " sagde Masahrio Shimizu, en adjunkt og papirets første forfatter "I modsætning hertil, vores strategi med at tilføje magnesiumsalt er ekstremt enkel."

Forskerne introducerede en type magnesiumsalt, der er i stand til at kombinere med lithium for at stoppe dendritisk forgrening. Det virkede, men de havde svært ved at vende tilbage, hvilket er nødvendigt i genopladelige batterier. Nu, forskerne studerer fordelene ved andre typer magnesiumsalte, samt arbejde på at forbedre saltets elektrokemiske stabilitet kombineret med lithium for at gøre reversering lettere. Forskerne håber at løse problemerne med denne pletteringsteknologi og til sidst opnå et kompakt batteri med høj kapacitet.

"Vi sigter mod at vise den væsentligt forbedrede reversibilitet af lithiumaflejring/-opløsning og at realisere stabil drift i mindst 1, 000 cykler, " sagde Arai. "Det ultimative mål er at skabe batterier til at køre 500 kilometer med fuld opladning i elektriske køretøjer."