Új kutatás: a gélelektrolit sokat javít az anódmentes lítiumakkumulátorok élettartamán

A Columbiai Egyetem mérnöki tudományokkal foglalkozó Fu Alapítványi Intézetének kutatói bejelentettek egy új elektrolit-architektúrát, amely javítja az anódmentes lítiumakkumulátorok biztonságát és élettartamát, miközben növeli az energiasűrűséget, és egyszerűsíti a gyártást.

A New York-i tudósok által kifejlesztett gélelektrolit és anódmentes kialakítás Yuan Yang új megközelítésének eredménye. Az alkalmazott fizika és matematika tanszék docensének csapata azt vizsgálta, hogy a polimer elektrolitok nanométeres léptékben hogyan lépnek kölcsönhatásba a lítiumionokkal.

A Joule folyóiratban közölt tanulmány szerint a kutatók olyan gélalapú polimer elektrolitot terveztek, amelynek polimerhálózat-szerkezete szelektíven taszítja a lítiumsókat, miközben vonzza az oldószermolekulákat. A csapat szerint ez a kémiai különbség spontán módon nanométeres tartományokra osztja az elektrolitot, eltérő helyi összetétellel. Ez a felépítés elősegíti egy hatékony védőréteg kialakulását a lítium felületén.

A korábbi kísérletek nagy mennyiségű fluorozott elektrolittal próbálták kezelni ugyanezt a problémát, de az új megközelítés közvetlenül a polimer gerincébe építi be az elektrolitokat, így a kutatók képesek voltak kisebb, olcsóbb és hatékonyabb akkumulátorokat fejleszteni.

Fejlett spektroszkópiai vizsgálatok, kriogén elektronmikroszkópia és molekuláris szimulációk segítségével kimutatták, hogy a sótaszító hálózat elősegíti egy vékony, szervetlen anyagokban gazdag határfelület kialakulását. Ez a határfelület egyenletesebb és sűrűbb lítiumlerakódást tesz lehetővé, emellett visszaszorítja azokat a reakciókat, amelyek az anódmentes cellákban rendre felemésztik az aktív lítiumot.

Az új gélelektrolittal működő anódmentes tasakcellák nagy igénybevétel mellett is megőrizték kapacitásuk több mint 80 százalékát, igaz, egyelőre csak kb. száz ciklus után, ám a fejlesztés folytatódik – főleg annak ismeretében, hogy a gélelektrolit jelentősen javítja a hőstabilitást. A vele felszerelt, többrétegű anódmentes tasakcellák anélkül állták ki az agresszív átfúródást, hogy hőkitörés történt volna. Ezzel szemben a hagyományos, folyékony elektrolitot használó cellák kigyulladtak vagy felrobbantak.

Gábor János, NEW technology