Korejski znanstveniki podvojili energijsko gostoto baterij za električne avtomobile

Južnokorejski raziskovalci so predstavili pomemben napredek, ki bi lahko občutno povečal doseg električnih vozil in zmanjšal skrbi glede delovanja baterij v hladnem vremenu. Njihova študija opisuje anodno‑prosto litijevo kovinsko baterijo, ki skoraj podvoji energijsko gostoto, ne da bi se povečala velikost baterijskega paketa. Preboj je rezultat sodelovanja med POSTECH, KAIST in Univerzo Gyeongsang. Raziskovalci menijo, da bi lahko ta pristop vplival na prihodnje zasnove baterij za električna vozila.

Ekipa pod vodstvom profesorja Soojina Parka in dr. Dong‑Yeoba Hana je dosegla volumetrično energijsko gostoto 1.270 Wh/L, kar je skoraj dvakrat več od približno 650 Wh/L, kolikor dosegajo današnje litij‑ionske baterije v EV‑jih. Ključna prednost je odstranitev grafitne anode. Med polnjenjem se litijevi ioni iz katode odlagajo neposredno na bakreni kolektor, kar sprosti notranji prostor in omogoči več aktivnega materiala v enakem volumnu.

Anodno‑proste baterije pa so tehnično zahtevne. Neenakomerno nalaganje litija lahko povzroči nastanek dendritov, ki lahko prebodejo notranje plasti in povzročijo kratke stike. Poleg tega ponavljajoči se cikli polnjenja in praznjenja poškodujejo površino litija ter skrajšajo življenjsko dobo celice.

Da bi premagali te težave, so raziskovalci uporabili kombinacijo Reverzibilnega Gostitelja (RH) in Načrtovanega Elektrolita (DEL). RH je polimerno ogrodje s srebrnimi nanodelci, ki usmerjajo enakomerno nalaganje litija. DEL pa ustvari stabilno zaščitno plast iz Li₂O in Li₃N, ki preprečuje nastanek dendritov in hkrati omogoča hitro gibanje ionov.

V kombinaciji sta RH in DEL zagotovila stabilno delovanje tudi pri zahtevnih pogojih. Celica je pri 4,6 mAh/cm² in 2,3 mA/cm² ohranila 81,9 % začetne kapacitete po 100 ciklih ter dosegla 99,6 % kolumbijske učinkovitosti. Te lastnosti so omogočile rekordno energijsko gostoto 1.270 Wh/L.

Tehnologija je bila preizkušena tudi v vrečkastih celicah, ki so podobne tistim v električnih vozilih, in je delovala stabilno tudi z zelo malo elektrolita. To nakazuje lažje baterije, enostavnejšo proizvodnjo in boljšo komercialno izvedljivost.