Istraživači sa Instituta za bioenergiju i bioprocesnu tehnologiju Ćingdao (KIBEBT) Kineske akademije nauka, zajedno sa međunarodnim saradnicima, implementirali su novu strategiju homogenizacije katode za potpuno čvrste litijumske baterije (ASLB). Ova strategija, opisana u publikaciji u časopisu Nature Energy 31. jula, značajno unapređuje životni vek i gustinu energije ASLB-a.
Trenutni ASLB-ovi suočavaju se sa izazovima zbog heterogenih kompozitnih katoda koje koriste elektrohemijski neaktivne aditive radi poboljšanja provodljivosti. Iako su aditivi neophodni za poboljšanje provodljivosti, oni smanjuju gustinu energije baterija i skraćuju njihov životni vek zbog nekompatibilnosti sa slojevitim oksidnim katodama koje se znatno menjaju tokom rada.
Tim istraživača razvio je strategiju homogenizacije katode koristeći materijal nulte deformacije, Li 1,75 Ti 2 (Ge 0,25 P 0,75 S 3,8 Se 0,2 ) 3 (LTG 0,25 PSSe 0,2 ). Ovaj materijal ima izuzetnu mešovitu jonsku i elektronsku provodljivost, omogućavajući efikasan transport punjenja tokom pražnjenja bez potrebe za dodatnim provodnim aditivima.
Materijal LTG 0,25 PSSe 0,2 pokazuje impresivne performanse, uključujući specifičan kapacitet od 250 mAh g –1 i minimalnu promenu zapremine od samo 1,2%. Homogena katoda od LTG 0,25 PSSe 0,2 omogućava ASLB-ovima da postignu više od 20.000 ciklusa stabilnog rada i visoku gustinu energije od 390 Vh kg -1 na nivou ćelije.
Dr. Cui Longfei iz SERGI-a na KIBEBT-u izjavio je: „Naša strategija homogenizacije katode menja konvencionalni dizajn heterogene katode, čime uklanjamo potrebu za neaktivnim aditivima, povećavamo gustinu energije i produžavamo životni vek baterije.“
Dr. Džang Šu dodao je: „Ovaj pristup predstavlja značajnu promenu za ASLB, kombinujući visoku gustinu energije i produženi životni ciklus, otvara nove mogućnosti za budućnost skladištenja energije.“
Prof. Ju Jiangvei istakao je: „Stabilnost materijala i performanse su impresivne, što ga čini jakim kandidatom za komercijalne primene u električnim vozilima i velikim sistemima za skladištenje energije.“
Istraživači su sproveli opsežno testiranje i teorijske proračune koji potvrđuju elektrohemijsku i mehaničku stabilnost homogenih katoda, bez štetnih hemijskih reakcija ili značajnog povećanja otpornosti nakon dužeg ciklusa.
Pored ASLB-ova, i druge vrste baterija poput čvrstih natrijumovih baterija i litijum-jonskih baterija suočavaju se sa sličnim izazovima zbog heterogenih elektroda koje degradiraju performanse baterija.
Prof. Cui Guanglei dodao je: „Potencijal za komercijalizaciju ASLB-ova visoke energetske gustine postaje realniji. Naša univerzalna strategija za projektovanje multifunkcionalnih homogenih katoda može prevazići barijere u skladištenju energije, otvarajući put za primene u stvarnom svetu.“
Ova inovacija predstavlja značajnu prekretnicu u tehnologiji baterija i pruža obećavajuće izglede za budući napredak. Očekuje se da će pristup tima imati značajan uticaj na istraživanje i razvoj u oblasti skladištenja energije, pružajući čvrstu osnovu za sledeću generaciju baterija visokih performansi.
