رونمایی چینی ها از باتری لیتیوم فلزی با چگالی بیش از 600 وات ساعت بر کیلوگرم

به گزارش خط بازار؛ یک تیم تحقیقاتی مشترک از آزمایشگاه تیانموشان و دانشگاه تسینگهوا از یافته تحقیقاتی مهمی در تنظیم الکترولیت‌ها برای باتری‌های لیتیوم-فلزی خبر داده‌اند. طبق تحقیقاتی که اخیراً در مجله معتبر بین‌المللی Nature Communications منتشر شده است، این تیم با موفقیت سلول‌های کیسه‌ای لیتیوم-فلزی با پایداری بالا را با چگالی انرژی تا سطح ۶۰۰ وات ساعت بر کیلوگرم توسعه داده است.

این یافته در زمان بحرانی برای «اقتصاد ارتفاع پایین» حاصل شده است. در حالی که تقاضای بازار برای پهپادها و هواپیماهای برقی با قابلیت برخاستن و فرود عمودی (eVTOL) همچنان رو به افزایش است، پذیرش گسترده تجاری آنها به دلیل محدودیت استقامت پرواز با مشکل مواجه شده است. باتری‌های لیتیوم-فلزی تجاری فعلی که از آندهای گرافیتی استفاده می‌کنند، به حد چگالی انرژی نظری خود که تقریباً ۳۵۰ وات ساعت بر کیلوگرم است، نزدیک می‌شوند و برآورده کردن الزامات برای عملیات طولانی مدت را دشوار می‌کنند.

باتری‌های لیتیوم-فلزی به دلیل ظرفیت بالای مواد آندی خود، به طور گسترده به عنوان راه حل اصلی برای این تنگنای استقامت در نظر گرفته می‌شوند. با این حال، این صنعت برای ایجاد تعادل بین چگالی انرژی بالا، طول عمر چرخه طولانی و ایمنی با مشکل مواجه بوده است، زیرا این باتری‌ها مستعد تجزیه الکترولیت و رشد دندریت‌های لیتیوم در شرایط عملیاتی ولتاژ بالا هستند.

برای پرداختن به این چالش‌ها، تیم تحقیقاتی یک استراتژی طراحی جدید را با استفاده از یک ساختار حلالیت هماهنگی قوی برای توسعه نوع جدیدی از افزودنی الکترولیت اجرا کرد. این نوآوری یک فیلم محافظ نازک و متراکم روی سطح کاتد ایجاد می‌کند و آسیب مواد ناشی از چرخه ولتاژ بالا را کاهش می‌دهد. همزمان، یک لایه رابط پایدار روی آند فلزی لیتیوم ایجاد می‌کند که تشکیل دندریت‌های لیتیوم را سرکوب می‌کند، راندمان انتقال یون لیتیوم را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و خطرات ایمنی را کاهش می‌دهد.

طبق داده‌های آزمایش، سلول‌های کیسه‌ای 10 آمپرساعتی با استفاده از کاتدهای سه‌تایی با نیکل بالا به چگالی انرژی 550.7 وات ساعت بر کیلوگرم رسیدند و 80٪ از ظرفیت خود را پس از 180 چرخه حفظ کردند. وقتی با مواد کاتدی مبتنی بر منگنز غنی از لیتیوم جفت شد، انرژی ویژه برگشت‌پذیر به 602.5 وات ساعت بر کیلوگرم افزایش یافت – که در مقایسه با باتری‌های رایج فعلی، بیش از 50 درصد بهبود یافته است.

این محصول هنوز در مرحله آزمایشگاهی است، بنابراین ممکن است هنوز سال‌ها با تولید انبوه فاصله داشته باشد. CATL باتری‌های ماده چگال برای eVTOLها با چگالی انرژی تا 350 وات ساعت بر کیلوگرم دارد که به نظر می‌رسد حد چگالی انرژی نظری فعلی برای باتری‌های لیتیوم-یون باشد و گفته می‌شود هزینه آن بسیار بالا است.

پیش از این، CATL همچنین اشاره کرده بود که آنها در حال تحقیق بر روی باتری‌های لیتیوم-هوا با چگالی انرژی نظری تا 12000 وات ساعت بر کیلوگرم هستند که قابل مقایسه با بنزین است.

منبع: خط بازار