Naukowcy z Fraunhofera chcą wykorzystać potencjał anod z metalu litu.
Naukowcy z dwóch instytutów Fraunhofera badają nowe metody poprawy wydajności i żywotności systemów baterii. Jednym z pomysłów jest wykorzystanie samego litu jako aktywnego materiału anody w anodach typu litowo-metalowych, aby uzyskać wyższą specyficzną pojemność komórek baterii.
Siedziba Fraunhofer IST znajduje się w Braunschweigu.
Zdjęcie: Fraunhofer IST
Institut Fraunhofer IST zajmujący się technologią warstw i powierzchni współpracuje z Fraunhofer USA Center Midwest w projekcie LIMAC, którego pełna nazwa brzmi: „Amorphous Carbon Interlayers for Reliable Lithium-Metal Battery Cells”, co można przetłumaczyć mniej więcej jako „Amorficzne warstwy węglowe dla niezawodnych komórek baterii na bazie litu i metalu”. Projekt trwa od września 2026 roku i przewiduje się, że potrwa do sierpnia 2028 roku.
W ramach LIMAC naukowcy badają nowe metody, aby dalej udoskonalać baterie. Szczególną uwagę poświęcają anodom na bazie litu i metalu – zauważają tam potencjał umożliwiający stworzenie bardziej trwałych komórek baterii, zwłaszcza jeśli chodzi o powierzchnię styku anody z elektrolitem (stałym). Ich zdaniem stabilność tej powierzchni jest kluczowa dla uzyskania bardziej niezawodnych i trwałych komórek baterii.
Jako stabilizator powierzchni granicznej eksperci z Fraunhofera wprowadzają teraz cienkie, amorficzne warstwy węgla, które w pierwszym kroku są nanoszone na miedziane przewodniki prądu za pomocą innowacyjnej metody PVD z użyciem lasera. „Następnie materiały pokryte tą warstwą są testowane w komórkach baterii i porównywane z komórkami referencyjnymi”, opisują inicjatorzy. W ten sposób ma zostać zbadane, jakie właściwości warstw pośrednich są kluczowe dla maksymalnie stabilnej powierzchni granicznej w komórce baterii. Jasne jest przy tym, że stabilizator ma przyczynić się do tego, aby lit z zawartej w komórce mógł sam służyć jako aktywny materiał anodyczny.
Oprócz wydajności technicznej projekt bierze pod uwagę również perspektywę ekologiczną oraz możliwość późniejszego zastosowania w większych formatach komórek. „Z jednej strony za pomocą bilansu ekologicznego, tak zwanego Life Cycle Assessment (LCA), mają zostać zbadane istotne przepływy materiałów i energii oraz wpływ tego podejścia na środowisko, z drugiej strony jednocześnie ma zostać opracowany koncept przeniesienia tej technologii na większe komórki typu pouch”, wyjaśnia zespół. W ten sposób projekt łączy rozwój materiałów i badania nad komórkami z oceną ekologiczną oraz wstępnymi rozważaniami dotyczącymi późniejszej skalowalności.
Potencjalna korzyść dla producentów jest oczywista: bardziej wydajne i trwalsze baterie litowo-metalowe mogłyby zmniejszyć wagę pojazdów elektrycznych, jednocześnie zapewniając wysoką gęstość energii. Obecnie jednak badania nad LIMAC stanowią jedynie prace podstawowe.