חיינו כיום מנוהלים על ידי אלקטרוניקה בכל הצורות והצורות. אלקטרוניקה, בתורם, נשלטת על ידי הסוללות שלהם. עם זאת, סוללות הליתיום-יון המסורתיות (LIB), הנמצאות בשימוש נרחב במכשירים אלקטרוניים, נופלות לטובת היות והחוקרים מתחילים לראות בסוללות ליתיום מתכת (LMB) כחלופה מעולה בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה להפליא שלהן העולה על LIBs בסדר גודל. ההבדל העיקרי נעוץ בבחירת חומר האנודה: LIBs משתמשים בגרפיט, ואילו LMBs משתמשים במתכת ליתיום.
עם זאת, בחירה כזו באה עם אתגרים משלה. בין הבולטים שבהם הוא היווצרות של מבנים דמויי מחט על משטח האנודה של הליתיום במהלך רכיבה על אופניים הנקראים 'דנדריטים' הנוטים לחדור את המחסום בין האנודה לקתודה, ולגרום לקצר חשמלי וכתוצאה מכך לבעיות בטיחות. "היווצרות דנדריט Li תלויה מאוד באופי פני השטח של אנודות ליתיום. אסטרטגיה מכרעת עבור LMBs, לפיכך, היא לבנות ממשק מוצק-אלקטרוליט יעיל (SEI) על פני הליתיום", מסביר פרופ' יונג מין לי ממכון Daegu Gyeongbuk למדע ו- טכנולוגיה (DGIST), קוריאה, המתמחה בעיצוב סוללות.
בהתאם לכך, חוקרים בחנו מגוון אסטרטגיות, החל מהנדסת ממשק דו-ממדי ועד ארכיטקטורת ליתיום תלת-ממדית. בשני המקרים, פתרון בעיה אחת פשוט פינה את מקומו לאחר. עם זאת, גישה חדשה המבוססת על אלקטרודות מרוכבות של אבקת ליתיום (LMP) מבטיחה לבלוט. המשיכה של LMP נעוצה בצורתם הכדורית, שגורמת לשטח פנים גבוה יותר, וקלות בכוונון עובי, מה שמאפשר אלקטרודות רחבות ודקות יותר. עם זאת, עדיין קיימות בעיות בשימוש ב- LMP, כגון הכשל המורפולוגי הנגרם מהאופי הטמון במשטח הלא אחיד שלהן.
כעת, במחקר חדש שפורסם ב חומרי אנרגיה מתקדמים, ד"ר לי, יחד עם חוקרים מקוריאה, אימצו גישה חדשה בה נטעו מראש את LiNO3 ל- LMP עצמו בתהליך ייצור האלקטרודות, מה שמאפשר להם לייצר אלקטרודות ברוחב 150 מ"מ ובעובי 20 מיקרומטר, אשר הראה יעילות קולומבית של 96%.
תוספת LiNO3 ל- LMP הביאה לשני דברים: היא גרמה ל- SEI אחיד ב- N על פני השטח של ה- LMP והביאה להתייצבותה המתמשכת לאורך רכיבה ממושכת כ- LiNO3 שוחרר בהתמדה לאלקטרוליט. למעשה, LMBs עם LiNO3 LMP נטוע מראש (LN-LMP) הפגין ביצועי אופניים יוצאי דופן, עם שימור קיבולת של 87% לאורך 450 מחזורים, בהשוואה אפילו לתאים עם LiNO3אלקטרוליטים נוספים.
פרופ 'לי מתרגש מממצאים אלה ומדבר על השלכותיהם המעשיות. "אנו מצפים כי טרום שתילת תוספי ייצוב Li לאלקטרודה LMP יהוו אבן דרך לעבר מסחור של סוללות Li-Metal, Li-S ו- Li-air בקנה מידה גדול עם אנרגיה ספציפית גבוהה וחיי מחזור ארוכים," הוא אומר.
ביחס לסוללות, זה נראה כמו לִיתִיוּם לא יוצא מהאופנה בקרוב.