Ny teknisk utveckling av UNIST-forskare lovar att avsevärt öka prestandan hos litiummetallbatterier i lovande forskning för nästa generations laddningsbara batterier. Studien validerar också principen om förbättrad batteriprestanda via realtidsobservation på plats av laddnings-urladdningscykler.

Detta genombrott har letts av professor Hyun-Wook Lee vid School of Energy and Chemical Engineering vid UNIST i samarbete med Agency for Science, Teknik och forskning (A*Star) i Singapore.

Litiummetallbatterier är en typ av laddningsbart batteri som har litium som anod. Bland ett antal olika katodmaterial, litiummetall har den lägsta drivspänningen och har cirka 10 gånger större kapacitet än konventionella grafitanoder. Därför, det har fått stor uppmärksamhet som ett potentiellt nästa generations anodmaterial för elfordon och storskaliga energilagringssystem.

Medan litiummetallanoder representerar en idealisk kandidat för batterier med hög energidensitet, deras användning som anoder i kommersiella celler kräver mer utveckling. Till exempel, litiummetall tenderar att växa till dendritiska strukturer under de kontinuerliga laddnings-/urladdningsprocesserna av ett batteri, vilket kan leda till dålig prestanda. Detta beror på att denna dendritiska struktur på litiummetallytskiktet utlöser interna kortslutningar genom att tränga igenom batteriseparatorn.

I studien, forskargruppen undertryckte dendritisk tillväxt genom att belägga litiumfolien med en litiumsilicid (Li _x Si) lager. Resultaten visade utmärkt elektrokemisk prestanda i termer av hastighetskapacitet och cykelstabilitet.

In situ optisk mikroskopisk observation utfördes också för att övervaka den elektrokemiska avsättningen av litium på Li _x Si‐modifierade litiumelektroder och den blotta litiumelektroden. Det observerades att en mycket mer enhetlig litiumupplösning/avsättning på Li _x Si-modifierad litiumanod kan uppnås jämfört med den blotta litiumelektroden.

"Vår studie ger direkt observation av elektrokemiskt beteende, volymökning, såväl som litiumdendrittillväxten av litiummetallanoder, " säger professor Lee. "Att använda detta i riktiga batterier kommer också att bidra till kommersialiseringen av litiummetallbatterier."

Denna forskning har publicerats i Avancerade material .