Litij-metalne baterije prepoznate su kao obećavajuće punjive baterije, jer litij-metalna anoda pokazuje teoretski kapacitet 10 puta veći od komercijalne grafitne anode. Međutim, tijekom procesa punjenja i pražnjenja litijevi dendriti rastu na anodi, što dovodi do loših performansi baterije i kratkog spoja.
Istovremeno, zbog rastućeg svjetskog trenda korištenja električnih vozila, došlo je do porasta potražnje i za baterijama sljedeće generacije, većeg kapaciteta i bržeg punjenja od litij-ionskih baterija, koje se trenutačno koriste.
Dvojica južnokorejskih znanstvenika razvili su tehnologiju za poboljšanje trajnosti koristeći papir od ugljikovih vlakana kao anodnog materijala za litij-metalne baterije. Riječ je od dr. Sungho Leeju, voditelju istraživačkog centra za ugljične kompozitne materijale Instituta za napredne kompozitne materijale KIST Jeonbuk, i profesoru KwangSup Eomu s Instituta za znanost i tehnologiju Gwangju (GIST), a njihovo istraživanje objavljeno je u znanstvenom časopisu Advanced Energy Materials.
Zajednički istraživački tim KIST-GIST-a zamijenio je bakreni tanki film presvučen litijem, s tankim papirom od karbonskih vlakana koji sadrži litij. Razvijeni papir od karbonskih vlakana imao je hijerarhijsku strukturu na karbonskom monofilamentu sastavljenom od amorfnog ugljika i anorganskih nanočestica, što je rezultiralo povećanjem afiniteta prema litiju i sprječavanjem rasta litijeva dendrita.
Za razliku od bakrene tankoslojne anode, kod koje dolazi do kratkog spoja nakon otprilike 100 ciklusa, razvijena papirna anoda od ugljikovih vlakana pokazuje izvrsnu ciklusnu stabilnost tijekom 300 ciklusa. Nadalje, litij-metalna baterija koja koristi taj novi papir od karbonskih vlakana pokazuje visoku gustoću energije od 428 Wh/kg, što je otprilike 1,8 puta više od one koja koristi bakreni tanki film, čija je gustoća energije 240 Wh/kg.
Još jedna prednost anode od ugljičnih vlakana jest i pojednostavljenje procesa proizvodnje elektroda jer se rastaljeni litij brzo ulijeva u papir od karbonskih vlakana.
Uzimajući u obzir pet puta nižu gustoću i nižu cijenu ugljikovih vlakana u usporedbi s bakrom, naš predloženi materijal za anodu važno je postignuće koje može ubrzati komercijalizaciju izdržljivih i laganih litij-metalnih baterija, naglasio je Lee.
Izvor: EurekAlert
