Tak przynajmniej twierdzą naukowcy z Uniwersytetu Tsinghua, którzy zaprezentowali dotychczasowe ustalenia na łamach Nature Energy. Dokonane przez nich postępy są istotne, ponieważ takie akumulatory stosuje się bardzo powszechnie, zarówno w niewielkich urządzeniach, jak i znacznie większych samochodach elektrycznych.
Czytaj też: Panele fotowoltaiczne pobiły rekord wydajności. Wydawało się, że tej granicy nie da się przekroczyć
Jak wykazali członkowie zespołu badawczego, powstawanie interfazy elektrolitu stałego, która występuje na anodzie wewnątrz ogniw, może zużywać znaczną ilość jonów litu. To z kolei ma negatywne przełożenie na wydajność, z jaką elektrony są przenoszone jeszcze przed pierwszym cyklem działania baterii. W ostateczności taki defekt przekłada się na obniżenie gęstości energii baterii.
Akumulatory litowo-jonowe są podatne na powstawanie interfazy elektrolitu stałego, co może obniżać ich wydajność
Chińscy badacze postanowili poszukać sposobów na przeciwdziałanie temu zjawisku. Jak się okazało w toku eksperymentów, najlepszym rozwiązaniem może być wstępne litowanie. Polega ono na dodaniu litu do ogniwa baterii zanim jeszcze rozpocznie się jej pierwszy cykl pracy. W realizacji tego celu autorzy badań posłużyli się metodą drukowania wzorów na nośniku pośrednim. Później zostały one nałożone na podłoże, a wszystko to metodą roll-to-roll.
Proponowane podejście jest intrygujące zarówno ze względu na wysoką skuteczność, jak i stosunkowo niskie koszty. Chcąc przekonać się, czy faktycznie działa to tak, jakbyśmy oczekiwali, Chińczycy przeprowadzili symulacje i testy elektrochemiczne. W ten sposób wykazali, że możliwa jest poprawa początkowej wydajności z jaką elektrony są przenoszone przed pierwszym cyklem działania baterii. Dotyczyło to zarówno elektrod grafitowych, jak i krzemowo-węglowych dla ogniw litowo-jonowych. Wskaźniki rosły do wartości niemal 100%.
Czytaj też: To źródło energii odnawialnej jest lepsze, niż myśleliśmy. Takich korzyści nikt nie podejrzewał
Dokładniej rzecz biorąc, były to wyniki 99,99% i 99,05% w półogniwach grafitowych i kompozytowych elektrodach krzemowo-węglowych. Badacze odnotowali więc, iż początkowa wydajność i gęstość energii w ogniwach uległy poprawie, a wykorzystany przez nich druk transferowy zapewnia wysokowydajną, kontrolowaną, skalowalną i dostosowaną do obecnych standardów metodę wstępnego litowania w akumulatorach litowo-jonowych. Dalsze postępy w badaniach powinny być szczególnie istotne dla sektorów takich jak związany z elektrycznymi samochodami.