Lithium kov je díky své vysoké teoretické kapacitě jedním z nejlepších kandidátů na nahrazení grafitu jako anodového materiálu. Problém je v tom, že baterie využívající lithiové kovové anody mají v současnosti špatnou životnost.
Díky novému nehořlavému duálnímu aniontovému tekutému elektrolytu by se to však mohlo brzy změnit.
Výzkumníci z Karlsruhe Institute of Technology (KIT) a Helmholtz Institute Ulm – Electrochemical Energy Storage (HIU) nyní našli řešení. Jak uvádíte v časopise Joule, používáte slibnou novou kombinaci materiálů. Používají vrstvenou katodu s nízkým obsahem kobaltu a bohatou na nikl (NCM88). To nabízí vysokou hustotu energie. U běžně používaného komerčně dostupného organického elektrolytu (LP30) však stabilita ponechává mnoho požadavků. S rostoucím počtem nabíjecích cyklů se kapacita úložiště snižuje.
Proč tomu tak je, vysvětluje profesor Stefano Passerini, ředitel HIU a vedoucí výzkumné skupiny pro elektrochemii baterií:„V elektrolytu LP30 dochází k prasklinám částic na katodě. Elektrolyt v těchto trhlinách reaguje a ničí strukturu. Kromě toho se na katodě vytvoří silná vrstva lithia podobná mechu. „Výzkumníci proto místo toho použili netěkavý, nehořlavý iontový kapalný elektrolyt se dvěma anionty (ILE). „S pomocí ILE lze výrazně snížit strukturální změny v katodě bohaté na nikl,“ uvádí Dr. Guk-Tae Kim z Battery Electrochemistry Research Group při HIU.
88 procent kapacity zachováno po 1 000 nabíjecích cyklech
Výsledky:S katodou NCM88 a elektrolytem ILE dosahuje lithiová kovová baterie hustoty energie 560 watthodin na kilogram (Wh/kg). Zpočátku má kapacitu úložiště 214 mAh na gram (mAh / g); 88 procent kapacity zůstane zachováno po 1 000 nabíjecích cyklech. Coulombova účinnost, která udává poměr mezi odebranou a dodanou kapacitou, je v průměru 99,94 procent.
Jelikož se prezentovaná baterie vyznačuje také vysokou úrovní bezpečnosti, udělali tak vědci z Karlsruhe a Ulmu důležitý krok na cestě k uhlíkově neutrální mobilitě.
Porovnání životnosti různých elektrolytů v lithiové kovové baterii
Zpočátku jsem si nevšiml, že údaj o hustotě energie 560 Wh/kg inzerovaný v tiskové zprávě zohlednil pouze hmotnost aktivního materiálu (katody a anody), takže děkuji Andrési za upozornění!
Výzkumný dokument to objasňuje.
Výsledná měrná energie založená na celkové hmotnosti (anoda + katoda) aktivního materiálu je vypočtena na 564 Wh kg-1 při 0,1 °C a 488 Wh kg-1 při 0,5 °C s použitím tenké Li elektrody.
Výběr
