Możliwe jest wydłużenie życia baterii litowo-jonowych za pomocą standardowej, niskokosztowej chemii.
Baterie litowo-jonowe składają się z ujemnej anody oraz dodatniej katody z porowatym separatem między nimi. Całość jest zanurzona w elektrolicie, który umożliwia jonowi litu przemieszczanie się między elektrodami podczas ładowania i rozładowywania.
Materia tałowa na katodzie jest odpowiedzialna za tworzenie cienkiej warstwy ochronnej, która stabilizuje baterię i wydłuża jej żywotność.
Chunsheng Wang z Uniwersytetu Marylandu twierdzi, że stworzenie podobnej warstwy ochronnej na katodzie zawsze było uważane za znacznie trudniejsze z uwagi na odmienne warunki elektryczne, które powodują rozkład elektrolitu zanim stabilna warstwa może powstać.
Wang i jego koledzy pokonali tę przeszkodę korzystając z prostej reakcji zaczerpniętej z chemii organicznej, co powoduje, że elektrolit staje się bardziej „skłonny” do przyjmowania elektronów i kieruje jego rozkład w kontrolowany proces, który buduje stabilną ochronną warstwę na katodzie.
„Poprzez kierowanie rozkładem elektrolitu na poziomie molekularnym, byliśmy w stanie precyzyjnie kontrolować warstwę ochronną powstałą na katodzie” – mówi Xiyue Zhang, pracownik naukowy w grupie Wang.
Ta chemia jest również elastyczna. Warstwa katoda-elektrolit może być dostrojona do pełniejszej ochrony, mocno osłaniając katodę, lub mniej ochronnej, co pozwala na szybsze reakcje elektrochemiczne i dostarczanie dodatkowej energii. Oznacza to, że baterie można zoptymalizować pod kątem uzyskania maksymalnej mocy i energii, bądź dłuższego życia i stabilności.
„Jeśli można zagwarantować powstanie warstwy katoda-elektrolit, to będzie to krok naprzód w wydłużaniu cykli baterii” – mówi Michel Armand z CIC energiGUNE, centrum badań nad przechowywaniem energii w Hiszpanii. Ponieważ Wang i jego koledzy wykorzystali ugruntowane procedury chemiczne do modyfikacji projektu baterii, takie baterie powinny być bezpieczne i łatwe w produkcji, twierdzi Armand.
Aktualnie nie jest jasne, o ile nowe podejście może zwiększyć trwałość baterii litowo-jonowych, ale powinno to stać się bardziej klarowne wraz z rozwojem technologii.
„To stosunkowo prosty zabieg, aby unowocześnić istniejące baterie” – mówi Wang. „Po testach bezpieczeństwa i długotrwałych testach cyklicznych, to podejście z powodzeniem może trafić do konsumentów”.
