Baterie litowo-jonowe – popularne źródło energii w naszych gadżetach – będą jeszcze lepsze. Wszystko dzięki wynalazkowi naukowców z Uniwersytetu Stanforda. Opracowali metodę, która pozwala znacznie wydłużyć czas pracy nowoczesnych, pojemnych elektrod krzemowych. Zastosowanie elastycznego polimeru sprawia, że mikropęknięcia pojawiające się w takiej elektrodzie podczas kolejnych cykli ładowania i rozładowywania naprawiają się same.

Na całym świecie trwają badania zmierzające do zwiększenia pojemności baterii litowo-jonowych przy równoczesnym ograniczeniu ich masy. Obiecujące wyniki przynosi wykorzystanie krzemu, który ma bardzo dobre własności wiązania jonów litu podczas ładowania i uwalniania ich w trakcie oddawania energii. Wysoka pojemność ma jednak w przypadku elektrody krzemowej swoją cenę. W trakcie kolejnych cykli ładowania i rozładowywania jej rozmiary zmieniają się nawet trzykrotnie. To sprawia, że w kruchym materiale pojawiają się pęknięcia i jego własności szybko się pogarszają.

Jak pisze w najnowszym numerze czasopismo „Nature Chemistry”, naukowcy z Kalifornii poradzili sobie z tym problemem, stosując odpowiedni, elastyczny polimer, którym pokrywają powierzchnię krzemowej elektrody. Polimer, który dla umożliwienia przepływu prądu wzbogacono nanocząsteczkami węgla, wydłuża żywotność takiej elektrody nawet 10-krotnie.

Pęknięcia elektrody podczas ładowania (po lewej), ta sama elektroda częściowo naprawiona po pięciu godzinach (po prawej) /C. Wang et al, Nature Chemistry /

Pojemność baterii wykorzystujących takie elektrody jest już zadowalająca, ale ich twórcy będą się starali ją jeszcze zwiększyć. Pracują też nad jej trwałością. Na razie „samonaprawiająca” się elektroda bez utraty swych właściwości przechodzi około 100 cykli ładowania i rozładowywania. By można było myśleć o używaniu jej w telefonach komórkowych, trzeba liczbę cykli zwiększyć do co najmniej 500. W przypadku baterii litowo-jonowych dla samochodów elektrycznych ta liczba musi wynosić co najmniej 3000. Twórcy nowej elektrody są przekonani, że to będzie możliwe.

Polecane: