Akumulatory litowo-jonowe (zarówno te z ciekłym, jak i ze stałym elektrolitem) posiadają wiele zalet. Potrafią się relatywnie szybko ładować, mają wysoką gęstość energii, są zdolne do przeprowadzania na nich tysięcy cykli ładowania i rozładowywania. Niestety technologia ta jest również podatna na zwarcia, które w skrajnych przypadkach prowadzą do samozapłonu akumulatora.
Czytaj też: Baterie grawitacyjne pomogą gromadzić energię ze źródeł odnawialnych. Jak działają?
Jedną z przyczyn takich zwarć jest powstawanie dendrytów – drzewkowatych struktur korozyjnych na powierzchni elektrod. Jeśli rozrosną się ona do krytycznych rozmiarów, wówczas może dojść do zwarcia i trwałego uszkodzenia baterii. Naukowcy z kanadyjskich uczelni: Uniwersytetu Saskatchewan i Uniwersytetu Alberty znaleźli ciekawe remedium na problem z dendrytami, o którym możemy przeczytać w czasopiśmie ACS Applied Materials and Interfaces.
Baterie litowo-jonowe mogą być o wiele bezpieczniejsze dzięki jednej, małej warstewce
Uczeni zajmowali się w ostatnim czasie dwoma rodzajami akumulatorów litowo-jonowych – z ciekłym i ze stałym elektrolitem. Odkryli, że wykorzystanie dodatkowej warstwy z cyną umieszczonej pomiędzy elektrodą i elektrolitem pomaga w wygładzeniu powierzchni. To natomiast bezpośrednio zapobiega powstawaniu dendrytów. Mało tego, okazało się, że bateria ze zmodyfikowaną strukturą i wzbogacona w cynę jest w stanie działać przy większym natężeniu prądu i wytrzymuje więcej cykli pracy.
Czytaj też: „Baterie” z drzew w samochodach i komputerach? W tym kraju wykorzystają każdy możliwy odpad
Powyższe odkrycie nie miałoby miejsce, gdyby nie jednostka badawcza, w której je przeprowadzano. Naukowcy pracowali nad akumulatorami w kanadyjskim laboratorium synchrotronowym Canadian Light Source (CLS). Lingzi Sang, jedna z autorów badań, przyznała: „HXMA (przyp. red. Hard X-ray Micro-Analysis) pozwoliło nam zobaczyć materiał na poziomie strukturalnym i dowiedzieć się, co się dzieje na powierzchni litu w baterii. Jako chemik uważam, że najbardziej intrygujące jest to, że udało nam się uzyskać dostęp do dokładnej struktury cyny, którą wprowadziliśmy do interfejsu, co może tłumić dendryty i rozwiązać ten problem zwarcia” – czytamy w komunikacie prasowym Canadian Light Source.
Czytaj też: Pierwszy pociąg “na baterie” – to nie żart. Włosi taki mają, a Polacy mogą pomarzyć
Jednym z dalszych kroków naukowców będzie zbadanie potencjału aplikacyjnego tego rozwiązania. Jeśli uda się opracować tani i zrównoważony sposób przemysłowego osadzana warstwy cynowej w akumulatorach litowo-jonowych, oznaczać to będzie rewolucyjną zmianę w parametrach technicznych tych urządzeń oraz wzrost ich bezpieczeństwa.