שיטה חדשה שפותחה על ידי חוקרי TIFRH משפרת משמעותית את הבטיחות ואת אורך החיים של סוללת ליתיום מתכת על ידי שינוי קרום המפריד כדי לדכא את צמיחת הדנדריטים. גישה מדרגית וחסכונית זו מתמודדת עם אתגרים בצפיפות זרם גבוהה, ומבטיחה התקדמות נוספת בטכנולוגיית הסוללה.
סוללות ליתיום מתכת (LMBs) יכולות לספק צפיפות אנרגיה גבוהה פי 10 בהשוואה לסוללות הליתיום-יון הנוכחיות (LIBs) ומכאן מזוהות כאחת ממערכות האחסון העתידיות הפוטנציאליות. עם זאת, LMBs מהווים חששות בטיחות מסוימים ולא ניתן להשתמש בהם עבור יישומי טעינה מהירה. היווצרות דנדריטים בלתי מבוקרת, המובילה לחימום יתר ולקצר בסוללה היא אחד האתגרים הקריטיים של התקדמותה.
חוקרים ניסו בעבר לטפל בחששות הבטיחות בחברות LMB, אך עם שיטות שהן עומלות ועתירות כסף/זמן. המעבדה של TN Narayanan במכון Tata למחקר יסודי, Hyderabad (TIFRH) מדווחת על שיטה פשוטה, ניתנת להרחבה וחסכונית להרכבת סוללת מתכת ליתיום בטוחה ועמידה יותר.
Preeti Yadav (מחבר) אוחז ב-LED אדום זוהר (3V) המופעל על ידי סוללת ליתיום מתכת המבוססת על מפריד שונה. קרדיט: ד"ר פלווי תאקור ופרופ' TN Narayanan
קרום מפריד נקבובי נמצא בין האלקטרודות בסוללה, מרחיק אותם, והוא חיוני למניעת קצר חשמלי. כאשר משתמשים בסוללה במשך זמן מה, מתחילים להיווצר מבנים דמויי עץ או שפם הנקראים דנדריטים על אחת האלקטרודות. אם הדנדריטים הללו גדלים ללא שליטה, הם עלולים במובן מסוים להפוך לגשר פיזי בין שתי האלקטרודות הגורם לקצר חשמלי. Preeti Yadav ו-Pallavi Thakur, סטודנטים לתארים מתקדמים ומחברים ראשיים של המחקר, השתמשו באבקת נגזרת גרפיט זמינה בדרך כלל כדי לשנות את קרום המפריד המשמש בסוללה טיפוסית. שינוי זה מדכא היווצרות דנדריטים ומשפר את אורך חיי הסוללה במידה רבה. החוקרים מציעים כי שיטה זו של שינוי מפריד טומנת בחובה פוטנציאל עצום להגדלה לשימוש תעשייתי.
עם זאת, בצפיפות זרם גבוהה מאוד של 10 mA ס"מ-2, נראה שהסוללה מתדרדרת לאט. זה יכול להיות בגלל ציפוי האלקטרוניקה של ליתיום על הפחמן (מרכיב של שכבת נגזרת הגרפיט שהופקדה). החוקרים שואפים לחקור את האתגרים הללו יותר ולהבין את תפקידם של ממשקים בשיפור הביצועים של סוללה מנקודת מבט בסיסית.
המחקר מומן על ידי Tata Institute of Fundamental Research Hyderabad.
