Een samenwerkend team van onderzoekers van de Shinshu University in Japan heeft een nieuwe manier gevonden om enkele van de potentiële gevaren van lithium-ionbatterijen te beteugelen. De onderzoekers, onder leiding van Susumu Arai, een professor aan de Shinshu-universiteit, publiceerden hun resultaten onlangs in Fysische chemie Chemische fysica .

Lithium-ion batterijen, meestal gebruikt in elektrische voertuigen en slimme netwerken, zijn de sleutel tot een koolstofarme toekomst, volgens de auteurs. Het probleem is dat, hoewel lithium in theorie elektriciteit met een hoge capaciteit zou kunnen geleiden, het resulteert ook in wat bekend staat als thermische runaway tijdens de laad- en ontlaadcyclus.

"Lithiummetaal is inherent ongeschikt voor gebruik in oplaadbare batterijen vanwege bepaalde veiligheidsrisico's, "zei Arai. "Herhaalde lithiumafzetting/oplossing tijdens laden/ontladen kan ernstige ongelukken veroorzaken door de afzetting van lithiumdendrieten die de afscheider binnendringen en interne kortsluiting veroorzaken."

Naarmate de behoefte aan batterijen die in staat zijn tot meer energiecapaciteit toeneemt, de behoefte aan een veiligere opslag in de batterij wordt ook van cruciaal belang. Lithium dendrieten, vernoemd naar hun biologische broers, aftakking van een hoofdbron en stuur elektrische impulsen naar locaties die mogelijk niet beveiligd zijn.

"Er zijn een aantal benaderingen ontwikkeld om de groei van lithiumdendrieten te voorkomen die gecompliceerd zijn en enkele problemen hebben, " zei Masahrio Shimizu, een assistent-professor en de eerste auteur van het artikel "In tegenstelling, onze strategie om magnesiumzout toe te voegen is uiterst eenvoudig."

De onderzoekers introduceerden een soort magnesiumzout dat in staat is om te combineren met lithium om dendritische vertakking te stoppen. Het werkte, maar ze vonden het moeilijk om terug te keren, wat nodig is in oplaadbare batterijen. Nutsvoorzieningen, de onderzoekers bestuderen de voordelen van andere soorten magnesiumzouten, evenals werken aan het verbeteren van de elektrochemische stabiliteit van het zout in combinatie met lithium om omkering gemakkelijker te maken. De onderzoekers hopen de problemen met deze plating-technologie op te lossen en uiteindelijk te komen tot een compacte batterij met een hoge capaciteit.

"We streven ernaar om de aanzienlijk verbeterde omkeerbaarheid van lithiumafzetting / -oplossing te laten zien en om een ​​stabiele werking te realiseren voor ten minste 1 000 cycli, "zei Arai. "Het uiteindelijke doel is om batterijen te maken die 500 kilometer volledig opgeladen kunnen worden in elektrische voertuigen."