Jeśli chodzi o zaawansowane ogniwa i akumulatory naukowcy z Wydziału Energii w Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) należą do czołówki. Odkryli oni właśnie jedną z tajemnic stojących za ogniwami litowymi, kluczową dla jakości akumulatora. Chodzi o koncentrację soli w elektrolicie ogniwa. Z optymalną koncentracją tego związku ogniwo może być ładowane siedem razy więcej niż z konwencjonalnym elektrolitem.

Elektrolit ogniwa odpowiedzialny jest za wymianę naładowanych atomów pomiędzy elektrodami. Proces ten jest podstawą funkcjonowania tego urządzenia. Wyzwaniem jest sporządzenie takiego elektrolitu, który nie powoduje korodowania metalowych elektrod. Badaczom z PNNL ta sztuka się udała. Ich elektrolit tworzy ochronną barierę wokół elektrod, dzięki czemu znacznie wydłuża czas życia akumulatora.

Reklama

Elektrolity używane w ogniwach litowo-jonowych nie nadają się do stosowania w nocnych akumulatorach litowo-metalicznych. W tych ogniwach grafitowa elektroda zastąpiona jest metalicznym litem. Ma on większą pojemność elektryczną niż węgiel.

Do zastosowania tych ogniw kluczowe okazało się zwiększenie stężenia soli litu w elektrolicie. Wydłuża on czas pracy tych ogniw. Niestety zwiększanie stężenia tego związku powoduje, że ogniwa są droższe. Sam elektrolit dodatkowo jest bardziej lepki i mniej przewodzący, dlatego konieczne jest odnalezienie złotego środka.

„Staramy się zachować zalety wykorzystania dużego stężenia soli litu, ale przeciwdziałać idącym za tym wadom”, mówi Ji-Guang Zhang, jeden z badaczy z PNNL zaangażowany w projekt. „Dzięki wykorzystaniu fluorowanego rozpuszczalnika możemy zmniejszyć koncentrację soli litu, zachowując wszystkie zalety nowej klasy ogniw”.

Wykorzystanie tego rozpuszczalnika pozwala na uformowanie klastrów soli litu, tak aby tworzyły one ochronną barierę wokół elektrod. Zapobiega to wzrostowi dendrytów, które są głównym mechanizmem niszczenia się ogniw w czasie użytkowania.

Dzięki zastosowaniu opatentowanej przez PNNL konstrukcji udało się uzyskać ogniwo, które utrzymuje 80% swojego wstępnego ładunku po 700 cyklach ładowania. Standardowe ogniwa litowe z klasycznym elektrolitem do poziomu 80% docierają już po 100 cyklach.

Naukowcy mówią, że ich rozwiązanie sprawdzić może się także dla innych ogniw metalicznych, np. opartych o sód.

Obecny prototyp jest wielkości baterii w telefonie komórkowej. Naukowcy pracują jednak, wraz z współpracownikami z konsorcjum Battery500 kierowanym przez PNNL, nad produkcją większych ogniw, które mogłyby być zastosowane w samochodach elektrycznych. Nowatorskie akumulatory mają w tym samym rozmiarze i wadze gromadzić trzy razy więcej prądu.

Źródło: PNNL

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.