Neue Polymermaterialien, die am Oak Ridge National Laboratory entwickelt werden, könnten sicherere und stabilere Batterien ermöglichen, die für Elektrofahrzeuge und die Speicherung von Netzenergie benötigt werden.
Polymere sind aufgrund ihrer geringen Kosten, Flexibilität und Verarbeitbarkeit vielversprechende Elektrolyte für Festkörper-Lithiumbatterien, aber die Leistung muss verbessert werden.
„Normalerweise kann man die Flexibilität erhöhen, um die Leitfähigkeit zu verbessern, aber man opfert die Stärke. Unser Ansatz umgeht diesen Kompromiss, indem er selektiv Flexibilität in ionenleitenden Blöcken hinzufügt“, sagte Guang Yang vom ORNL.
Das Team entwarf ein Blockcopolymer, das einen leitfähigen Kern zwischen starren Außenschichten einschließt, die die „Füllung“ schützen. Das anwendungsorientierte Design ist nanotechnologisch entwickelt, um Dendriten und Lithiumwucherungen zu blockieren, die Elektrolyte durchdringen und Batterien beschädigen könnten.
Die Ergebnisse wurden im veröffentlicht Zeitschrift der Electrochemical Society in einer Ausgabe zu Ehren von John Goodenough, dem Erfinder der Lithium-Ionen-Batterie.
„Entdeckungen wie diese können zu robusten Lithium-Metall-Batterien führen, die uns helfen können, die Ziele für saubere Energie zu erreichen“, sagte Jagjit Nanda vom ORNL.
Guang Yang et al, Selektive Plastifizierung von Poly(ethylenoxid) (PEO)-Block in nanostrukturierten Polystyrol-PEO-Polystyrol-Triblock-Copolymer-Elektrolyten, Zeitschrift der Electrochemical Society (2022). DOI: 10.1149/1945-7111/ac6a18