מדענים מצאו דרך לשלש את חיי סוללות הליתיום ממתכת

סוללות מתכת ליתיום הן אחד מסוגי הסוללות החדשות המבטיחות ביותר. אחרי הכל, יכולתם הפוטנציאלית גדולה פי 10 מסוללות ליתיום-יון דומות.

אך הנטייה המוגברת ליצירת דנדריטים והרס מאכל של ליתיום מתכתי לא אפשרו לסוללות חדשות לכבוש את השוק לחלוטין.

אולם נראה כי צוות מחקר באוניברסיטת רייס מצא פיתרון לבעיה זו.

הקבוצה המדעית הציעה פיתרון אלגנטי למדי: באמצעות סרט ההדבקה הנפוץ ביותר וטכנולוגיות הלייזר המודרניות הצליחו לפתח חומר חדש לחלוטין לאלקטרודה.

סוללת מתכת ליתיום וחסרונותיה העיקריים

בתכנון סוללת ליתיום-מתכת, האנודה (שבסוללות אחרות עשויה גרפיט) ​​עשויה מליתיום טהור ממתכת.

ומכיוון שלחומר זה יש אנרגיה ספציפית מוגברת, ליתיום מתכתי מסוגל להגדיל את קיבולת הסוללה פי 10, כמו גם להאיץ את תהליך הטעינה פי כמה.

להלן רק מספר חסרונות משמעותיים, והעיקרי בהם הוא נטייה מוגברת ליצירת מה שמכונה דנדריטים.

הצטברות מתכתית שתפחית משמעותית את יכולת הסוללה בפועל ואף עשויה לגרום להתלקחות הסוללה בגלל קצר חשמלי.

מה שהציעו מדענים

על מנת למזער ככל האפשר את קצב היווצרות הדנדריט, הוצע הפיתרון הבא:

קח את הסקוטש הרגיל ביותר, הוסף אליו מעט גרפן, עוטף אותו סביב אספן זרם נחושת (שהוא חלק מאנודת הליתיום) ועבד אותו באמצעות לייזרים מכוונים במיוחד.

במקביל, החומר התחמם לטמפרטורה קיצונית של 2026 מעלות צלזיוס, מה ששינה את התכונות המקוריות של החומר.

טיפול זה הפך את סרט הנחושת למבנה נקבובי, שהחל מורכב בעיקר מסיליקון וחמצן עם זיהומים קטנים של גרפן.

ניסויים עם החומר שהושג בדרך זו הראו שהוא יכול לשמש מעטפת מגן עבור אספן זרם, תוך ספיגה ופליטה אקטיבית של ליתיום מתכתי ובמקביל לא מעורר את היווצרותו דנדריטים לא רצויים.

בנוסף, חמצון חזק של מתכת ליתיום היווה בעיה חמורה נוספת. זה הפחית משמעותית את היעילות ואת חיי השירות של סוללות מתכת ליתיום. וכדי להפחית את האפקט הזה, היה צריך להגדיל את האנודה.

הציפוי שהתקבל במהלך הניסוי פתר גם את הבעיה הזו. אחרי הכל, הבדיקות שבוצעו הראו שחיי השירות של אבות הטיפוס שנבדקו גדלו לפחות שלוש פעמים, בהשוואה לסוללות דומות ללא ציפוי מיוחד.

יחד עם זאת, סוללות חדשות שומרות על לפחות 70% מהקיבולת המקורית שלהן לאחר 60 מחזורי פריקה לטעינה, מה שנחשב גם לתוצאה מצוינת.

למדענים יש תקוות גדולות להתפתחות עתידית וממשיכים לפעול לשיפור הביצועים של סוללות ליתיום.

אם אהבתם את החומר, הרימו את האגודלים והקפידו להירשם! תודה לך על תשומת הלב!