I nuovi sviluppi tecnologici dei ricercatori dell'UNIST promettono di aumentare significativamente le prestazioni delle batterie al litio metallico nella promettente ricerca per la prossima generazione di batterie ricaricabili. Lo studio convalida anche il principio delle prestazioni migliorate della batteria tramite l'osservazione in situ in tempo reale del ciclo di carica-scarica.

Questa svolta è stata guidata dal professor Hyun-Wook Lee presso la School of Energy and Chemical Engineering dell'UNIST in collaborazione con l'Agenzia per la scienza, Tecnologia e ricerca (A*Star) a Singapore.

Le batterie al litio metallico sono un tipo di batteria ricaricabile che ha il litio come anodo. Tra una serie di diversi materiali catodici, il litio metallico ha la tensione di pilotaggio più bassa e vanta una capacità circa 10 volte maggiore rispetto agli anodi di grafite convenzionali. Perciò, sta guadagnando molta attenzione come potenziale materiale anodico di prossima generazione per veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia su larga scala.

Mentre gli anodi al litio metallico rappresentano un candidato ideale per batterie ad alta densità di energia, il loro uso come anodi nelle celle commerciali richiede un maggiore sviluppo. Per esempio, il metallo di litio tende a crescere in strutture dendritiche durante i continui processi di carica/scarica di una batteria, che può comportare prestazioni scadenti. Questo perché questa struttura dendritica sullo strato superficiale del metallo di litio innesca cortocircuiti interni perforando il separatore della batteria.

Nello studio, il team di ricerca ha soppresso la crescita dendritica rivestendo la lamina di litio con un siliciuro di litio (Li _X Si) strato. I risultati hanno mostrato eccellenti prestazioni elettrochimiche in termini di capacità di velocità e stabilità del ciclo.

È stata inoltre effettuata l'osservazione al microscopio ottico in situ per monitorare la deposizione elettrochimica di litio sul Li _X Elettrodi al litio modificati con Si e l'elettrodo al litio nudo. È stato osservato che una dissoluzione/deposizione di litio molto più uniforme sul Li _X L'anodo di litio modificato con silicio può essere ottenuto rispetto all'elettrodo di litio nudo.

"Il nostro studio fornisce l'osservazione diretta del comportamento elettrochimico, espansione del volume, così come la crescita dei dendriti di litio degli anodi di litio metallico, " dice il professor Lee. "Applicare questo in batterie reali aiuterà anche a contribuire alla commercializzazione delle batterie al litio metallico".

Questa ricerca è stata pubblicata in Materiale avanzato .