סוללות ליתיום מהדור הבא: משך פעילות גבוה יותר, זמן טעינה נמוך

מחקר חדש מציג סוללות המבוססות על מתכת הליתיום, סוללות יציבות לאורך זמן ארוך יותר, בעלות זמני טעינה קצרים יותר ובטוחות יותר לשימוש

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]

המחקר החדש פורסם זה מכבר על ידי מדענים מאוניברסיטת פן בכתב העת המדעי Nature Energy. החוקרים הצליחו לפתח מבנה פולימרי תלת-ממדי מצולב הנצמד ללוחית המתכת של אנודת הסוללה. “התכלית של מיזם זה היא לפתח את הדור הבא של סוללות מתכת”, אמר החוקר Donghai Wang, פרופסור להנדסה מכאנית באוניברסיטת פן והחוקר הראשי. “מתכת הליתיום משמשת בסוללות מזה עשורים של שנים, אולם עדיין ישנם גורמים יסודיים המעכבים את התפתחות השימוש במתכת זו”.

תחת עומס נוסף, בדומה לשיטות הנדרשות עבור טעינה מהירה ברכבי חשמל, סוללות המבוססות על יוני ליתיום רגישות לתופעה הידועה בשם ‘צמיחה דנדריטית’ – מבנים דמויי מחטים המפחיתים את זמן החיים ועלולים לגרום לבעיות בטיחות, כגון שריפה או התפוצצות של הסוללה. “הגישה שלנו הייתה להשתמש בפולימר המקובע אל פני השטח של מתכת הליתיום”, אמר החוקר הראשי. החומר מתפקד בתור ספוג נקבובי שלא רק מעודד את התנועה של היונים, אלא שהוא גם מעכב את השחיקה של החומר. “מצב זה מאפשר ללוחית המתכת להימנע מהיווצרות דנדריטים, אפילו בטמפרטורות נמוכות ובתנאים של טעינה מהירה,” מסביר החוקר.

היישומים המעשיים של מחקר זה יוכלו להוביל לפיתוחן של טכנולוגיות עוצמתיות ויציבות יותר עבור סוללות מתכת המתאימות לחיי היומיום, זאת לטענת החוקרים. “ברכב חשמלי, לדוגמה, סוללה מסוג כזה תוכל להגדיל את טווח הנסיעה של הרכב במאות קילומטרים לפני שהנהג יצטרך לטעון אותה מחדש,” אמר החוקר. “בנוסף, סוללות כאלה תוכלנה להאריך את זמן הפעילות של סמארטפונים”. במבט לעתיד, החוקרים מתכננים לבחון את היישומים המעשיים בתא סוללה גדול יותר על מנת להדגים את היתרונות וההיתכנות ההנדסית של טכנולוגיה זו.

תקציר המאמר

הידיעה על המחקר

ספוג פולימרי תלת-ממדי ומצולב הנצמד ללוחית המתכת של אנודת סוללת יוני ליתיום ומאפשר מעבר מהיר יותר של יוני ליתיום והגברת היציבות לאורך זמן [באדיבות: Donghai Wang]