Foto: © Сake78 (3D & photo) / Dollar Photo Club

Stárnutí baterií lithium-kov závisí na elektrolytu

Baterie lithium-kov se od běžných Li-Ion článků liší tím, že mají anodu přímo z lithia namísto grafitu. V důsledku toho zvládnou na jednotku hmotnosti/objemu uložit více energie, což je důležité pro elektromobily i přenosnou elektroniku.
Americké Battery 500 Consortium má za cíl vyvinout vyvinout v praxi využitelné lithium-kovové baterie pro elektromobily, které by oproti současným produktům nabídly až třikrát větší hustotu energie. Problém ale představuje životnost těchto baterií. Rychle stárnou s tím, jak se během cyklů na anodě tvoří vlákna (dendrity) lithia, snižuje se mechanická stabilita elektrody i výkon baterie, nakonec může dojít ke zkratu/vznícení. Jednou z možností je používat různé speciální povlaky, které by vznik lithiových dendritů během nabíjení dokázaly omezit.
Lithium-kovové baterie navíc oproti Li-Ion rychle stárnou i v klidu, za 24 hodin se klidně vybijí o 2-3 %. Vědci ze Stanford University a SLAC National Accelerator Laboratory nyní stárnutí těchto baterií podrobně zmapovali pomocí sledování na atomární úrovni. Pokusy zahrnovaly např. bleskové vyjmutí elektrody z baterie, její okamžité zmražení a následující analýzu pomocí kryoelektronové mikroskopie.
Výsledek zní, že na vlastnosti baterií lithium-kov má velký vliv volba elektrolytu. Studie publikovaná v Nature Energy vysvětluje, že v dnešních Li-Ion bateriích dochází k něčemu na způsob pasivace. Elektrolyt koroduje povrch anody a tím snižuje její kapacitu, přitom se ale vytváří vrstva („mezifáze“) chránící před další korozí. V bateriích lithium-kov žádný podobný ochranný mechanismus neexistuje. Navíc se ukázalo, že elektrolyty s dobrými vlastnostmi pro nabíjení způsobovaly naopak rychlejší stárnutí. Je možné, že nakonec se ukáží vhodnější volbou elektrolyty s pomalejším nabíjením, které jsou chemicky méně reaktivní/agresivní a budou korozi elektrody provádět pomaleji. Optimalizovat by se měl jít také tvar anody, respektive vrstva lithia v kontaktu s elektrolytem (poznámka PH: ale tím se trochu dostáváme nazpět k dnešnímu stavu u Li-Ion; pro stabilitu je výhodné, aby elektroda byla z něčeho jiného než ze samotného lithia).

David T. Boyle et al, Corrosion of lithium metal anodes during calendar ageing and its microscopic origins, Nature Energy (2021). DOI: 10.1038/s41560-021-00787-9
Zdroj: SLAC National Accelerator Laboratory /TechXplore.com

Asteroid Psyche není jen kus železa

Asteroid 16 Psyche studují astronomové již dlouho a celkem systematicky, takže je trochu překvapivé, že …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close