Strauji attīstoties jauniem enerģijas elektriskajiem transportlīdzekļiem un elektriskajām lidmašīnām, pieprasījums pēc lielāka braukšanas attāluma abos arvien vairāk ir atkarīgs no enerģijas{0}}blīvā litija{1}}jonu akumulatoriem (LIB)

Strauji attīstoties jauniem enerģijas elektriskajiem transportlīdzekļiem un elektriskajām lidmašīnām, pieprasījums pēc lielāka braukšanas attāluma abos arvien vairāk ir atkarīgs no enerģijas{0}}blīvā litija{1}}jonu akumulatoriem (LIB).

Pašlaik tradicionālajās šķidrajās baterijās Li + jonu efektīvais transportēšanas ceļa garums porainajā elektrodā ir ļoti svarīgs. Šis garums palielinās līdz ar reģionālo slodzi, tieši ierobežojot ātrās-uzlādes veiktspēju. Nozarē ir ierosinātas dažādas stratēģijas, starp kurām elektrodu retināšana ir viena no galvenajām metodēm, lai uzlabotu ātruma veiktspēju, taču šī metode ir saistīta ar akumulatora enerģijas blīvuma cenu.

Cietvielu{0}}akumulatori, kas ir galvenais akumulatoru mērķis, saskaras ar problēmām, kas pārsniedz ražīgumu un izmaksas; viens no lielākajiem šķēršļiem ir litija dendrīta veidošanās problēmas risināšana. Litija metāls ir visdaudzsološākais akumulatoru anoda materiāls, taču dendrīta augšana, litija augstā reaktivitāte un tilpuma palielināšanās apdraud litija metāla akumulatoru drošību, kavējot litija metāla anodu praktisku pielietošanu uzlādējamās baterijās.

Abi šie galvenie sāpju punkti pašlaik norāda uz vienu un to pašu risinājumu: putotu varu. Putu varš, kas pazīstams arī kā 3D varš, ir jauns akumulatora materiāls ar daudzām unikālām īpašībām un priekšrocībām. Putotais varš ir metālisks materiāls ar lielu skaitu vienmērīgi sadalītu savstarpēji savienotu poru, kam ir laba vadītspēja un elastība. Litija-jonu akumulatoru lietojumos, salīdzinot ar pirmās-paaudzes vara folijas strāvas savācējiem un otrās-paaudzes saliktajiem strāvas savācējiem, putu metāla strāvas savācēji pārstāv trešo paaudzi. Šis trešās-paaudzes strāvas savācējs ir arī galvenais faktors, kas nosaka, vai Ķīna var būt pirmā pasaulē, kas panāk visu-cietvielu{10}}akumulatoru industrializāciju.

Pirmkārt, putotajam vara kā akumulatora materiālam ir augsta vadītspēja, kas palīdz uzlabot akumulatora uzlādes un izlādes efektivitāti. Tā porainā struktūra palielina kontakta laukumu starp elektrodu un elektrolītu, tādējādi uzlabojot akumulatora enerģijas blīvumu un cikla stabilitāti. Tradicionālajiem strāvas kolektoriem (TCC), piemēram, cietā metāla folijām, ieskaitot Cu un Al, trūkst porainības un tie ir necaurlaidīgi pret elektrolītu. Tāpēc šie TCC neatvieglo Li+ transportēšanu un ierobežo Li+ transportēšanu starp elektrodiem tikai vienā pusē, ierobežojot ātrās-uzlādes veiktspēju.

Turpretim putu vara porainā konstrukcija ļauj Li+ joniem iziet cauri gan strāvas kolektoram, gan separatoram, tādējādi uz pusi samazinot faktisko Li+ transportēšanas attālumu un četras reizes palielinot difūzijas -ierobežotā C- ātruma veiktspēju, neietekmējot enerģijas blīvumu. Pašlaik vadošie vietējie un starptautiskie augstas{5}efektivitātes akumulatoru ražotāji ir veikuši salīdzinošus pētījumus. Saskaņā ar jaunāko rakstu Nature, akumulatoriem, kas izmanto šo strāvas kolektoru, ir augsta īpatnējā enerģija (276 Wh kg⁻¹) un ievērojamas ātras -uzlādes iespējas, kas darbojas ar ātrumu 4 C (78,3% C/C), 6 C (70,5% C/C) un 10 C (54,3% C/C). Šis porainais strāvas savācēja dizains ir saderīgs ar esošajiem akumulatoru ražošanas procesiem un citām ātrās{16}}uzlādes stratēģijām, bagātinot akumulatoru konfigurācijas un sniedzot labākas idejas nākamās paaudzes akumulatoru projektēšanai.

Otrkārt, ņemot vērā lielāko problēmu cietvielu{0}}akumulatoros-litija dendrīta veidošanā-, vara putu lielais virsmas laukums efektīvi paplašina elektrodu laukumu, nodrošinot aktīvākas vietas elektroķīmiskām reakcijām. Tas rada lielāku strāvas blīvumu un akumulatora ietilpību. Vēl svarīgāk ir tas, ka lielāks reakcijas laukums nozīmē mazāku vienības strāvu, kas ievērojami uzlabos litija dendrīta veidošanos. To jau plaši izmanto kondensētās-un cietvielu-akumulatoros vadošo akumulatoru ražotāju laboratorijās.

Turklāt vara putām ir arī laba mehāniskā izturība un stabilitāte, kas spēj izturēt akumulatora darbības laikā radīto stresu, pagarinot akumulatora darbības laiku. Tas ir ļoti pievilcīgs arī cietvielu -akumulatoriem.

Katrai GWh akumulatoram ir vajadzīgas 700 tonnas vara uz 6 m vara folijas, un saliktā strāvas kolektors sver aptuveni 300 tonnas, un tam ir nepieciešamas aptuveni 250 tonnas vara. Putotajam vara nepieciešamas tikai aptuveni 100 tonnas. Ievērojams vara izmantošanas samazinājums, ņemot vērā pašreizējās prognozes par ilgtermiņa-vara cenas pieaugumu, var ne tikai ietaupīt daudz izmaksu, bet arī ievērojami uzlabot akumulatora enerģijas blīvumu.