Egy olyan korszakban, amikor a hatékony és fenntartható energiatárolás iránti kereslet a csúcson van, a Harvard Egyetem Műszaki és Alkalmazott Tudományok Karának úttörő fejlesztése új mércét állított fel az akkumulátortechnológia területén.A kutatók bemutattak egy új lítium fém akkumulátort, amely legalább 6000 töltési és kisütési ciklust képes ellenállni, és percek alatt teljesen feltölthető.Ez a forradalmi fejlesztés nemcsak az akkumulátorhasználat megváltoztatását ígéri, hanem az olyan iparágakban, mint például az elektromos járművek gyakorlatiasabb alkalmazásai előtt is megnyitja az utat.
Ennek a kutatásnak a lényege a szilárdtest akkumulátorok lítium-fém anódok felhasználásával történő gyártása, amely módszer új betekintést nyújtott a potenciálisan forradalmi akkumulátorok anyagába.A „Nature Materials” című folyóiratban nemrégiben megjelent tanulmány kiemeli a lítium fémanódok megértésében és felhasználásában elért jelentős előrelépéseket.Xin Li, a cikk szerzője megjegyezte: „A lítium fém anód akkumulátorokat az elemek szent gráljának tekintik.Tízszer akkora kapacitással rendelkeznek, mint a kereskedelmi forgalomban kapható grafit anódok, ami potenciálisan jelentősen megnöveli az elektromos járművek hatótávolságát.Kutatásunk létfontosságú lépést jelent a gyakorlatiasabb szilárdtest akkumulátorok felé az ipari és kereskedelmi alkalmazásokban.”
Ezen akkumulátorok tervezésének egyik legnagyobb kihívása a dendritek képződése volt az anód felületén.Ezek a gyökérszerű struktúrák az elektrolitban nőnek, áthatolnak az anódot és a katódot elválasztó gáton, ami az akkumulátor rövidzárlatához, sőt tűzhöz vezet.2021-ben Li és csapata egy többrétegű akkumulátor tervezésével oldotta meg ezt a problémát, különböző stabilitású anyagokat keverve az anód és a katód közé.Ez a többrétegű, több anyagból készült kialakítás nem blokkolta teljesen a lítium-dendriteket, de szabályozta és korlátozta behatolásukat.
Legújabb kutatásai során a csapat további lépéseket tett azáltal, hogy mikrométer méretű szilíciumrészecskéket építenek be az anódba.Ez a megközelítés csökkenti a lítiumképző reakciót, és elősegíti a vastag lítium fém egyenletes galvanizálását, hatékonyan megakadályozva a dendritképződést.Ezen túlmenően a galvanizálási és csíkozási folyamatok lapos felületeken gyorsan megtörténhetnek, így az akkumulátor mindössze 10 perc alatt teljesen feltölthető.
A kísérleti szakaszban egy postai bélyeg méretű tasakelemet hoztak létre, amely 10-20-szor nagyobb, mint az egyetemi laboratóriumokban gyártott legtöbb érmeelem.Figyelemre méltó, hogy ez az akkumulátor még 6000 ciklus után is megőrizte kapacitásának 80%-át, felülmúlva a jelenleg forgalomban lévő tasakelemeket.
Ez a Harvard újítása több, mint egy tudományos eredmény;jelentős előrelépést jelent az akkumulátortechnológiában.Megnövelt kapacitásával, biztonságával és hatékonyságával a Li és csapata által kifejlesztett lítium-fém akkumulátor magában rejti a lehetőséget, hogy forradalmasítsa az energiatárolást és -felhasználást, különösen az elektromos járművekben, ami jelentős mérföldkövet jelent a fenntarthatóbb és energiahatékonyabb felé vezető úton. jövő.
Feladás időpontja: 2024. január 12
