Vědci z University of Maryland objevili jednoduchou metodu, jak výrazně prodloužit životnost lithium-iontových baterií, klíčovou technologii, která pohání vše od chytrých telefonů po elektrická vozidla. Tajemství spočívá v mírné chemické úpravě, která podporuje vytvoření ochranné vrstvy na katodě baterie, což bylo dříve považováno za extrémně obtížné.
Problém s lithium-iontovými bateriemi
Lithium-iontové baterie se časem degradují v důsledku chemického rozkladu v elektrolytu, kapalině, která umožňuje iontům pohybovat se mezi elektrodami. V současné době se na negativní anodě přirozeně tvoří ochranná vrstva, která ji stabilizuje. Ale kladná katoda, která funguje za reaktivnějších podmínek, se tradičně rozkládá rychleji, protože elektrolyt je zničen před vytvořením stabilního ochranného povlaku. To omezuje životnost baterie a výkon.
Řešení: řízená destrukce elektrolytu
Tým vedený Chongsheng Wangem použil reakci vypůjčenou z organické chemie k „usměrnění“ rozkladu elektrolytu. Namísto náhodné degradace se upravený elektrolyt řízeně rozkládá a vytváří na katodě stabilní ochrannou vrstvu. Tato vrstva chrání katodu před další degradací a výrazně zvyšuje životnost.
„Kontrolou toho, jak se elektrolyt rozkládá na molekulární úrovni, jsme byli schopni přesně kontrolovat ochrannou vrstvu, která se tvoří na katodě,“ vysvětluje Xiyue Zhang, postdoktorand zapojený do projektu.
Přizpůsobitelný výkon: Výkon vs. odolnost
Je důležité si uvědomit, že tento přístup není univerzálním řešením. Výslednou vrstvu lze přizpůsobit. Silnější vrstva znamená větší ochranu a delší životnost, což je ideální pro aplikace, kde je stabilita prvořadá. Tenčí vrstva umožňuje rychlejší elektrochemické reakce, maximalizuje výkon a výdej energie. Tato flexibilita znamená, že baterie lze optimalizovat pro konkrétní potřeby.
Skutečné důsledky
Odborníci se domnívají, že tuto úpravu lze snadno integrovat do stávajících výrobních procesů baterií. Michel Armand z CIC energiGUNE, výzkumného centra pro ukládání energie ve Španělsku, zdůrazňuje používání „dobře zavedených chemických postupů“, čímž naznačuje, že bezpečnost a škálovatelnost by neměly být hlavními překážkami.
Přesné prodloužení životnosti baterie bude ještě stanoveno dalším testováním, ale Wang je optimistický. „Jedná se o relativně jednoduché vylepšení stávajících baterií,“ tvrdí, čímž naznačuje realistickou cestu k přijetí na úrovni spotřebitelů po důkladném posouzení bezpečnosti.
Toto chemické vylepšení představuje jednoduchý, ale potenciálně transformační krok směrem k dlouhodobějšímu a efektivnímu skladování energie, řešící klíčové omezení současné lithium-iontové technologie.
