Sciencemag.cz
Doporučujeme
Použít v klasické Li-Ion baterii namísto grafitu křemík by přineslo výhody z hlediska energetické hustoty (= do baterie by se dalo uložit více lithia), to není žádná novinka. Taková baterie by mohla mít až 10krát vyšší kapacitu. Tyto anody ale mají během nabíjení/vybíjení problém se stabilitou (příliš mění svůj objem během nabíjení a vybíjení) a navíc reagují s používanými kapalnými elektrolyty. Existují i pokusy křemík a grafit (či grafen nebo jiný uhlíkový materiál) v elektrodě kombinovat.
Výzkumníci z University of California San Diego a LG Energy Solution nyní navrhli a otestovali kombinaci křemíkové anody a pevného elektrolytu. Pevný elektrolyt se v tomto uspořádání zatím nejčastěji kombinoval s anodou z lithia. I zde se dařilo dosáhnout vyšší hustoty uložené energie, platilo se za to ale pomalým nabíjením a vyšší teplotou během nabíjení (60 ºC nebo i více), což množství aplikací omezovalo. S křemíkovou elektrodou tyto nevýhody odpadají a vysoká energetická hustota zůstává. Demonstrovaný prototyp baterie umožňuje 500 cyklů se zachováním 80 % kapacity.
Průvodní tisková zpráva uvádí, že namísto „nanokřemíku“ byl použit „mikrokřemík“, který je levnější a snadněji se zpracovává. Z elektrody byla zcela odstraněna pojiva na bázi polymerů a veškerý uhlík. Základem zvoleného pevného elektrolytu jsou sulfidy (s těmi se už také experimentovalo dříve, ale až dosud měly tyto elektrolyty samy problémy se stabilitou). V tomto uspořádání nehrozí, že by anoda nasakovala organickým kapalným elektrolytem. Bez uhlíku se zase minimalizuje možnost vedlejších chemických reakcí, obecně se omezil potřebný kontakt mezi elektrodou a elektrolytem..
Technologie již byla licencována start-upu UNIGRID Battery, který založil hlavní autor studie Darren H. S. Tan. Vlastní práce byla publikována v Science.
Carbon Free High Loading Silicon Anodes Enabled by Sulfide Solid Electrolytes, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abg7217
Zdroj: University of California – San Diego / TechXplore.com a další
