Nové Lithium-Metal baterie by mohli v budoucnu překonat Lithium-Iontové baterie
LMB byly ve skutečnosti původním konceptem baterií s dlouhou životností, ale příčinou toho, proč se tak nikdy nestalo, je to, že po nějaké době jejich provozu se jejich anody začnou rozpadat na malé kousky. Lithium-iontové baterie tak byly ve skutečnosti jen kompromisem k tomu, jak vylepšit koncept LMB a použití grafitové anody tento problém vyřešilo, avšak za cenu menší kapacity baterie.
Nyní vědci pod vedením profesora Cui Guanglei z Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) Čínské akademie věd (CAS) zjistili, co způsobuje rozpad anod u LMB a také navrhli způsob, jak tento proces zastavit. To nabízí naději na radikální zvýšení energie obsažené v bateriích bez jakéhokoli zvětšení jejich velikosti a za nižší cenu.
Jedním z problémů, kterým čelí vývoj LMB, bylo nepochopení, proč k rozpadu anody vůbec dochází. Původní domněnkou bylo to, že během cyklování baterie se ve struktuře anod tvoří drobné lithiové struktury podobné větvím stromů, které se nazývají dendrity. Sporné však bylo to, zda je ve struktuře také přítomen práškový hydrid lithný (LiH). LiH má nejenom špatnou elektrickou vodivost, ale je také velmi křehký, což by vysvětlovalo rozmělňování anod. V minulosti jedna skupina vědců identifikovala LiH jako odlišný typ dendritu, ale jiná skupina v tomto směru nic nenašla. Obě výzkumné skupiny však používaly pouze zjednodušené verze LMB.
Aby výzkumný tým QIBEBT správně prozkoumal, o co jde, použil k tomuto účelu reálnou LMB. Pomocí hmotnostní spektrometrie (analytický nástroj, který umožňuje identifikaci neznámých sloučenin), byli vědci schopni potvrdit, že LiH se skutečně stala dominantní sloučeninou na anodě, během cyklování baterie. Co je ale nejdůležitější, je to, že tato chemická reakce je citlivá na teplotu: probíhá pouze při pokojové teplotě a proces lze zvrátit, pokud teplota stoupne nad tuto úroveň.
Tento experiment naznačuje způsoby, jak lze zabránit produkci LiH a to buď teplem, tlakem nebo kombinací obou podmínek. Mezi další možnosti patří potlačení produkce vodíkových iontů nebo umístění vhodných materiálů na rozhraní anod, který tak může chránit lithium před vodíkem.
„Na základě této studie bude dalším krokem vytvoření nějaké formy skutečně dobré ochrany lithia,“ uvedl Cui Guanglei, hlavní autor a vědec z QIBEBT, který by pak měl splnit dlouhodobý cíl a to je výroba dokonalé baterie.
