دانشمندان مهمترین مشکل آند فلز لیتیوم را حل کردند.
فلز لیتیوم از مهمترین عناصر موجود در طبیعت است که میتوان در کاربردهای ذخیره انرژی از آن استفاده کرد. این فلز به دلیل ابعاد کم و وزن سبک، گزینه بسیار مناسبی برای باتری هاست که در صورت استفاده از آن در آند، ظرفیت فوق العاده ای به باتری میدهد اما این مزیتِ بی نظیر فلز لیتیوم، با مشکلاتی همراه است که استفاده از آن به عنوان آند در صنعت باتری مقدور نیست. مهمترین مشکل این نوع آند، رشد دندریتی (رشد نامنظم و غیر یکنواخت در نقاط مختلف) است که منجر به اتصال کوتاه بین آند و کاتد میشود و باعث آتش سوزی در باتری های لیتیوم یون میگردد.
به تازگی محققان چینی با ارائه یک روش ساده، بر مشکل رشد دندریتی آند لیتیومی غلبه کرده و زمینه را برای تحقیقات دیگر دانشمندان هموار ساختند. آنها با ایجاد یک لایه محافظ بر روی آند فلز لیتیوم، این مشکل را حل کردند و رشد نامنظم لیتیوم را متوقف نمودند.لازم به ذکر است که این مشکل در الکترولیت های بر پایه کربنات که یک حلال معمول و مناسب در باتری هاست، بسیار زیادتر اتفاق می افتد و در صورت تغییر حلال الکترولیت، با افزایش هزینه ها و دیگر مشکلات روبه رو خواهیم شد.
این دانشمندان با استفاده از مکانیزم تجزیه LiNO3 به دو ماده ی LiN3 و LiNxOy، توانستند رشد دندریتی فلز لیتیوم را بسیار بهبود دهند. این دو ماده ی تجزیه شده، به عنوان یک لایه محافظ بر روی آند فلز لیتیوم عمل کرده و منجر به بهبود عملکرد این نوع از آندها میشود. محققان با غوطه ور کردن یک غشا از جنس فیبر شیشه (glass fiber separator) درون محلول LiNO3، کریستال هایی در اندازه های کوچک تر از یک میکرومتر از جنسLiNO3، به دست آوردند و سپس این غشا را درون باتری قرار دادند.
در این پروژه ترکیب MoS3، به دلیل ظرفیت بالای آن، به عنوان کاتد انتخاب شد که این ترکیب، سازگاری خوبی با الکترولیت های بر پایه کربنات دارد. ترکیب MoS3 به صورت آمورف (نامنظم)، بر روی نانولوله های کربنی رشد داده شدند و آزمایشهای متنوعی را بر روی این باتری انجام دادند و مشاهده شد که به دلیل وجود لایه ی محافظ، رشد دندریتی لیتیوم به شدت کاهش یافت.
رشد دندریتی به پارامترهای مختلفی از جمله جنس مواد به کار رفته در الکترولیت بستگی دارد و دانشمندان سعی میکنند که با تغییر پارامترها و عوامل موثر در باتری ها، این مشکل بزرگ را بر طرف کنند و ظرفیت و انرژی باتریها را به طور قابل ملاحظه ای افزایش دهند و از هزینه های بالای باتری ها بکاهند.
