Rewolucja w bateriach smartfonów może być blisko

Na Uniwersytecie Stanu Waszyngton prowadzone są badania, które mogą zrewolucjonizować baterie smartfonów.

Naukowcy wierzą, że mogą znacznie zwiększyć możliwości baterii litowo-jonowych poprzez wprowadzenie do nich litowo-metalowych składników anodowych. W ten sposób można by stworzyć "materiał idealny", który zastąpi obecnie stosowane elementy anodowe w bateriach litowych, jednak problemem jest zintegrowanie ich w bezpieczny sposób z urządzeniami. Najnowszy pomysł na jego rozwiązanie to przebudowanie konstrukcji baterii z uwzględnieniem specjalnej warstwy ochronnej, która powinna zapobiec wypadkom. Obecnie podczas ładowania modeli litowo-jonowych, jony litu przemieszczają się tam i z powrotem pomiędzy dwoma elektrodami (anodą i katodą). Współczesne anody tworzone są z połączenia miedzi i grafitu, ale naukowcy mają duże pole do wprowadzania zmian.

Min-Kyu Song, prowadzący badania w Waszyngtonie, twierdzi, że zastosowanie czystego, metalicznego litu w charakterze anody sprawi, że bateria będzie pracować dwa razy dłużej przy jednoczesnym zwiększeniu pojemności. Jego wprowadzenie hamują względy bezpieczeństwa - jeśli jony litu pokonują przestrzeń pomiędzy katodą, a wykonaną z metalicznego litu anodą, formują tzw. dendryty, które rozgałęziają się na powierzchni materiału. Prowadzi to do spięć i zapłonu, a także szybkiego "uciekania" energii z baterii. Zespół, na którego czele stoi Song, pracuje nad nowym rodzajem baterii, w którym problem ten nie będzie występował. W modelu eksperymentalnym katoda wykonana jest z węgla o porowatej strukturze, którą wypełnia nietoksyczny disiarczek selenu z dodatkami wpływającymi na elektrolity. Dodatkowo na wykonanej z metalicznego litu anodzie ma naleźć się warstwa ochronna. Ma to spowodować, że jony litu nie będą formować dendrytów, a równocześnie zachowają swoje kluczowe właściwości.

Inna testowana metoda to wprowadzenie anod z metalicznego litu oraz elektrolitów w stanie stałym. Baterie korzystające z tego rozwiązania mają nazwę solid-state batteries. Zespół z Waszyngtonu widzi w nich bardzo duży potencjał rozwojowy. A jedną z zalet byłby fakt, że do ich produkcji nie potrzebne byłoby zmienianie procedur - co z kolei wpłynęłoby na szybkie wprowadzenie takich baterii do sprzedaży.

Źródło: NewAtlas

Zdjęcie: profesor Min-Kyu Son, WSU