Nieuwe lithiumelektroden gecoat met indium zouden de basis kunnen vormen voor krachtiger, langer durend, oplaadbare batterijen. De coating verhindert ongewenste nevenreacties tussen de elektrode en het elektrolyt, zorgen voor een meer uniforme afzetting van lithium tijdens het opladen, en vergroot de opslag in de lithiumanode via legeringsreacties tussen lithium en indium, zoals gerapporteerd door Amerikaanse wetenschappers in het tijdschrift Angewandte Chemie . Hun succes komt voort uit de goede diffusie van lithiumionen langs de grenslaag.

Moderne lithium-ionbatterijen hebben meestal grafietanodes die lithium opslaan wanneer de batterijen worden opgeladen. Een interessant alternatief zijn batterijen met metalen anodes, zoals lithiummetaal, die een aanzienlijk hogere opslagcapaciteit beloven. Echter, een belangrijke hindernis die hun succesvolle implementatie in de weg stond, was de ongelijke afzetting van het metaal tijdens het laadproces, wat leidt tot vorming van dendrieten. Na langer gebruik van de batterij, deze dendrieten kunnen zo groot worden dat ze de batterij kortsluiten. In aanvulling, er zijn ongewenste nevenreacties tussen de reactieve metaalelektroden en de elektrolyt, wat de levensduur van de batterijen aanzienlijk verkort. De vorming van een stal, een passiveringslaag die verder contact voorkomt zou een ideale oplossing zijn; echter, het is niet mogelijk vanwege de constante uitzetting en samentrekking van de elektrode bij opladen en ontladen. Dit vernietigt de laag en stelt het metaal bloot aan de elektrolyt voor meer reacties. Andere benaderingen omvatten kunstmatige films of fysieke barrières.

Onderzoekers werken samen met Ravishankar Sundararaman aan het Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, USA) en Lynden A. Archer van de Cornell University hebben nu een nieuw alternatief geïntroduceerd. Door gebruik te maken van ongecompliceerde stroomloze ionenuitwisselingschemie, ze produceerden indiumcoatings op lithium. Eenvoudige onderdompeling in een speciale indiumzoutoplossing is voldoende. Een deel van het indium wordt afgezet op het oppervlak van de lithiumelektrode als metaal en tegelijkertijd neemt de lithiumionconcentratie in de elektrolyt toe.

De indiumlaag is uniform en zelfherstellend wanneer de elektrode in gebruik is, als kleine hoeveelheden van het indiumzout aan de elektrolyt worden toegevoegd. Het blijft intact tijdens laad-/ontlaadcycli, de chemische samenstelling blijft ongewijzigd, en bijwerkingen worden voorkomen. Dendrieten worden ook geëlimineerd, waardoor het oppervlak glad en compact blijft.

Door gebruik te maken van computermodellering, de onderzoekers konden aantonen waarom hun methode zo succesvol is:lithiumionen zijn heel losjes gebonden aan de indiumcoating. Ze vormen een legering met het indium, waardoor ze zeer snel over het oppervlak kunnen bewegen voordat ze het oversteken en worden afgezet op de onderliggende lithiumelektrode. In complete cellen met commerciële kathoden, deze nieuwe indium-lithium hybride elektroden waren stabiel gedurende meer dan 250 cycli, ongeveer 90 % van hun capaciteit behouden.