Një ekip hulumtues nga Divizioni i Energjisë dhe Teknologjisë Mjedisore të DGIST, i udhëhequr nga studiuesi kryesor Kim Jae-hyun, ka zhvilluar një bateri metalike litium duke përdorur një “elektrolit polimer të ngurtë me tri shtresa”.
Kjo risi përmirëson ndjeshëm sigurinë nga zjarri duke zgjatur jetëgjatësinë e baterisë, duke e bërë atë një zgjidhje premtuese për aplikime në automjetet elektrike dhe sistemet e ruajtjes së energjisë në shkallë të gjerë.
Bateritë konvencionale me elektrolit polimer të ngurtë, përballen me sfida për shkak të kufizimeve strukturore që pengojnë kontaktin optimal midis elektrodave.
Këto kufizime nuk arrijnë të trajtojnë çështjen e “dendriteve” – formacionet e litiumit të ngjashëm me pemët që ndodhin gjatë cikleve të përsëritura të ngarkimit dhe shkarkimit.
Dendritet paraqesin një rrezik kritik sigurie, pasi rritja e tyre e parregullt mund të dëmtojë lidhjet e baterive dhe të çojë në zjarre ose shpërthime.
Ekipi hulumtues zhvilloi një strukturë me tri shtresa për elektrolitin.
Çdo shtresë shërben një funksion të veçantë, duke rritur ndjeshëm sigurinë dhe efikasitetin e baterisë.
Ky elektrolit përfshin “etan dekabromodifenil (DBDPE)” për të parandaluar zjarret, “zeolit” për të rritur forcën e elektrolitit dhe një përqendrim të lartë të një kripe litium, “litium bis (trifluorometansulfonyl) imid) (LiTFSI)” për të lehtësuar një lëvizje të shpejtë. të joneve të litiumit.
Elektroliti i ngurtë me tri shtresa përmban një shtresë të mesme të fortë që rrit forcën mekanike të baterisë, ndërsa sipërfaqja e saj e jashtme e butë siguron një kontakt të shkëlqyer të elektrodës, duke lehtësuar një lëvizje të lehtë të joneve të litiumit.
Kjo mundëson një lëvizje më të shpejtë të joneve të litiumit, duke rritur shpejtësinë e transferimit të energjisë dhe duke parandaluar në mënyrë efektive formimin e dendriteve.
Eksperimenti tregoi se bateria e zhvilluar nga ekipi hulumtues ruajti rreth 87.9% të performancës së saj pas 1000 cikleve të karikimit dhe shkarkimit, duke demonstruar një përmirësim të dukshëm në qëndrueshmëri krahasuar me bateritë tradicionale, të cilat zakonisht ruajnë 70-80% të performancës së tyre.
Ai gjithashtu mund të shuhet në zjarr, duke ulur ndjeshëm rrezikun e zjarrit.
Kjo bateri pritet të jetë e aplikueshme në sektorë të ndryshëm, duke filluar nga pajisjet e vogla si telefonat inteligjentë dhe pajisjet e veshura deri te automjetet elektrike dhe sistemet e ruajtjes së energjisë në shkallë të gjerë.
“Ky hulumtim parashikohet të japë një kontribut të rëndësishëm në komercializimin e baterive metalike të litiumit duke përdorur elektrolite [polimer të ngurtë], duke siguruar stabilitet dhe efikasitet të shtuar [për] pajisjet e ruajtjes së energjisë”.
