Upp till 99,9999% Coulombisk effektivitet: Ny litium-metallbatteriteknik kan ge elbilar, smartphones och mycket annat ett lyft

Ett forskarlag från Shandong University har utvecklat ett nytt elektrodmaterial som inte genomgår de fysiska volymförändringar som gör att litium-metallbatterier (litium-metall) snabbt bryts ned. Det nya materialet - som beskrivs i Nature Nanotechnology - kan leda till kommersiellt gångbara litium-metallbatterier med hög energitäthet, vilket kan resultera i elbilar med längre räckvidd och enheter med större batterier i kompakta kroppar.

Litium-metallbatterier har länge ansetts vara den heliga graalen inom batteritekniken eftersom de kan lagra mer energi per volym än litiumjonbatterier. Utvecklingen har dock hindrats av flera problem, bland annat problemet med "volymförändringar". Volymförändringsproblemet innebär att elektroderna (främst anoderna) expanderar och drar ihop sig under laddning och urladdning, vilket leder till sprickor och nedbrytning av cellerna.

Den nya konstruktionen löser detta problem genom att skapa en kompositstruktur för litiumet med hjälp av reducerad grafenoxid och zinkoxid. Denna struktur har styva hålrum som håller fast litiumet. Detta förhindrar att den totala elektroden ändrar storlek, samtidigt som den fungerar som ett "korrosionssäkert pansar" som skyddar det reaktiva litiumet från den frätande elektrolyten.

Resultaten var lovande. I laboratorietester gav den nya elektroden en laddningseffektivitet på mellan 99,99% och 99,9999% under nästan 2.000 cykler - vilket vida överstiger den stabilitetströskel som krävs för ett praktiskt batteri. Om man räknar med medelvärdet - 99,99495% - kommer batteriet teoretiskt sett att ha kvar över 95% av sin kapacitet efter 1.000 cykler. Denna beräkning tar inte hänsyn till andra faktorer.

Vi rapporterade om ett liknande genombrott för cirka 2 veckor sedan, som uppnåddes av ett forskarlag från KAIST och LG Energy Solution. Forskningen - som publicerades i Nature Energy - fokuserade på en ny flytande elektrolyt som löser dendritproblemet i litium-metallbatterier, vilket resulterade i ett batteri som kan leverera en räckvidd på 500 mil med en 12-minuters laddning.

Forskarna bakom den nya elektroden med "noll volymförändring" arbetar nu med att förbättra sin design för kommersiell användning och siktar på kommersiellt tillgängliga batterier genom industriella partnerskap inom de närmaste 3 till 5 åren.

Köp Ecoflow Delta 2 portabelt kraftverk för $449 på Amazon.