Perusahaan membuat baterai lithium-metal yang tahan lama seperti lithium-ion

Sementara baterai lithium-ion telah mengalami peningkatan yang stabil, banyak penelitian telah dilakukan terhadap bahan kimia baru yang memberikan lompatan kinerja yang lebih besar. Beberapa pekerjaan ini berfokus pada bahan seperti silikon atau belerang yang dapat menyimpan lebih banyak litium daripada bahan elektroda yang ada. Tapi pilihan lain menyingkirkan bahan elektroda sepenuhnya. Ini termasuk baterai lithium air dan baterai logam lithium.

Saya memiliki semua masalah ini dengan stabilitas, dengan baterai berbasis teknologi yang memiliki rentang hidup lebih pendek dibandingkan dengan baterai lithium-ion saat ini (walaupun baterai dengan beberapa silikon sudah digunakan). Tetapi pada hari Kamis, sebuah perusahaan mengumumkan bahwa baterai lithium-metal dalam pengembangan telah mencapai stabilitas yang menyaingi baterai lithium-ion saat ini, mempertahankan 80 persen dari kapasitas awalnya untuk hampir 700 siklus pengisian / pengosongan – dan itu telah divalidasi oleh laboratorium. tes eksternal.

Untuk mengetahui lebih lanjut tentang kemajuan ini dan di mana logam lithium dapat digunakan, kami berbicara dengan Richard Wang, pendiri Coburganak perusahaan dari raksasa baterai voltase utara.

pergi ke logam

Yang ada Baterai lithium ion Mereka mengandung bahan polar yang mampu menyimpan ion lithium, atau atom, di celah dan kantong dalam strukturnya. Sebaliknya, baterai lithium-logam membentuk lapisan lithium di salah satu elektroda, menghilangkan bahan penyimpanan, menghemat berat dan ukuran. Dibandingkan dengan baterai lithium-ion saat ini, ini akan menyimpan jumlah muatan yang sama baik dalam baterai yang lebih kecil atau lebih ringan.

Namun, hingga saat ini baterai lithium-metal cenderung memiliki masa pakai yang terbatas. Sebagian masalah berasal dari pembentukan deposit lithium yang tidak merata selama beberapa siklus pengisian/pengosongan. Hal ini dapat menyebabkan pembentukan duri logam yang disebut dendrit yang dapat merusak komponen baterai lainnya dan mungkin membuat korsleting listrik. Masalah kedua adalah bahwa logam lithium sangat reaktif dan dapat mengalami reaksi dengan bahan kimia dalam elektrolit baterai.

Reaksi yang sama dapat menyebabkan degradasi elektrolit. Tetapi mereka juga dapat melapisi elektroda dengan bahan yang membuatnya sulit untuk membentuk lapisan lithium yang seragam, menciptakan masalah yang memperkuat diri. “Semua permukaan baru itu akan bereaksi dengan elektrolit dan membentuk berbagai jenis bahan di antarmuka,” kata Wang kepada Ars. “Dan kemudian bahan-bahan itu cenderung juga dibentuk dengan cara yang tidak seragam, dan mungkin sebagian menjadi penyekat, dan bagian lain terbuka, dan kemudian Anda mendapatkan semakin banyak asimetri.”

Bagaimana Anda mencegah hal ini? Sejak didirikan, Cuberg telah berfokus pada elektrolit. Perusahaan menggunakan cairan ionik sebagai dasar untuk elektrolit. Wang menggambarkan ini sebagai garam ionik yang larut pada suhu kamar (walaupun ionnya sering merupakan bahan kimia organik, bukan unsur). Telah dicoba sebelumnya tetapi cenderung lengket, yang mengganggu pergerakan ion lithium. Untuk membantu menghindari hal ini, Cuberg mencampurkan bahan kimia tambahan (salah satunya adalah bahan kimia organik yang disebut eter) untuk mengurangi viskositas dan meningkatkan stabilitas.

Meskipun kombinasi ini dapat bereaksi dengan logam litium, kombinasi ini dirancang untuk menyebabkan lebih sedikit masalah saat terjadi. “Faktor kunci lainnya adalah bagaimana Anda dapat menyesuaikan reaksi sehingga ketika berinteraksi, Anda mendapatkan permukaan pelindung yang seragam seperti ini,” kata Wang.

apa hasilnya? Pertama, kerapatan muatan jauh lebih tinggi. Sementara banyak baterai lithium-ion saat ini memiliki kepadatan energi 270 Wh/kg, sel kantong berdasarkan teknologi Cuberg mencapai 380 Wh/kg, meningkat 40 persen. Ketika seorang penguji independen menempatkan baterai melalui siklus pengosongan satu jam dan pengisian daya dua jam, ia menemukan bahwa baterai membutuhkan lebih dari 670 siklus agar kapasitasnya turun hingga 80 persen dari kapasitas aslinya. Sebagai perbandingan, banyak baterai lithium-ion menargetkan masa pakai 500 siklus.

Wang mencatat bahwa tes ini menggunakan tingkat pengisian daya yang konstan sepanjang siklus, sementara banyak baterai sekarang menggunakan rutinitas pengisian yang ditingkatkan yang mengubah tingkat berdasarkan seberapa dekat baterai dengan pengisian penuh. Karena membuat lapisan logam litium yang rata sangat sensitif terhadap jumlah pembawa muatan litium yang disimpan pada elektroda, ada kemungkinan kinerja yang lebih baik dapat dicapai.