Nya litiumelektroder belagda med indium kan vara grunden för mer kraftfulla, håller längre, uppladdningsbara batterier. Beläggningen hindrar oönskade sidreaktioner mellan elektroden och elektrolyten, ge en mer enhetlig avsättning av litium vid laddning, och ökar lagringen i litiumanoden via legeringsreaktioner mellan litium och indium, som rapporterats av amerikanska forskare i tidningen Angewandte Chemie . Deras framgång härrör från den goda spridningen av litiumjoner längs gränsyteskiktet.
Moderna litiumjonbatterier har vanligtvis grafitanoder som lagrar litium när batterierna laddas. Ett intressant alternativ presenteras av batterier med metalliska anoder, såsom litiummetall, som lovar betydligt högre lagringskapacitet. Dock, ett betydande hinder som hindrar deras framgångsrika implementering har varit den ojämna avsättningen av metallen under laddningsprocessen, vilket leder till bildning av dendriter. Efter längre användning av batteriet, dessa dendriter kan växa så omfattande att de kortsluter batteriet. Dessutom, det finns oönskade sidreaktioner mellan de reaktiva metallelektroderna och elektrolyten, vilket minskar livslängden för batterierna avsevärt. Bildandet av ett stabilt, passiverande lager som förhindrar ytterligare kontakt skulle vara en idealisk lösning; dock, det är inte möjligt på grund av den konstanta expansionen och sammandragningen av elektroden vid laddning och urladdning. Detta förstör skiktet och exponerar metallen för elektrolyten för fler reaktioner. Andra tillvägagångssätt inkluderar konstgjorda filmer eller fysiska hinder.
Forskare som arbetar med Ravishankar Sundararaman vid Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, USA) och Lynden A. Archer vid Cornell University har nu introducerat ett nytt alternativ. Genom att använda enkel elektrolös jonbytarkemi, de producerade indiumbeläggningar på litium. Enkel nedsänkning i en speciell indiumsaltlösning är allt som krävs. En del av indiumet avsätts på litiumelektrodens yta som metall och litiumjonkoncentrationen i elektrolyten ökar samtidigt.
Indiumskiktet är enhetligt och självläkande när elektroden används, om små mängder indiumsalt tillsätts till elektrolyten. Den förblir intakt under laddnings-/urladdningscykler, dess kemiska sammansättning förblir oförändrad, och sidreaktioner förhindras. Dendriter elimineras också, lämnar ytan slät och kompakt.
Genom att använda datormodellering, forskarna kunde visa varför deras metod är så framgångsrik:litiumjoner är mycket löst bundna till indiumbeläggningen. De bildar en legering med indium, vilket gör att de kan röra sig mycket snabbt över ytan innan de korsar den och deponeras på den underliggande litiumelektroden. I kompletta celler med kommersiella katoder, dessa nya indium -litiumhybridelektroder var stabila under mer än 250 cykler, behålla cirka 90 % av sin kapacitet.
