Grupa badaczy z Andlinger Energy and Environmental Center opracowała nowy rodzaj baterii w stanie stałym, który może znacznie przekraczać akumulatory litowo-jonowe dzięki gęstości energii i wydajności. Ich przełom jest niefalową baterią z stałą, która eliminuje jedno z głównych ograniczeń tradycyjnych akumulatorów i może dokonać rewolucji w magazynowaniu energii.
Nowoczesne akumulatory litowo-jonowe wykorzystują płynny elektrolit, który zapewnia przepływ jonowy między katodą a anodą. Akumulatory solidne, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystują stały elektrolit, co czyni je bardziej kompaktowymi, bezpiecznymi i trwałymi. Kluczowe zalety baterii stałych: wyższa gęstość energii - mogą zapewnić większy podaż energii na jednostkę objętości, dłuższą żywotność serwisową - mniej degradacji materiałów w tym procesie. Bezpieczeństwo - brak łatwopalnych ciekłych elektrolitów zmniejsza ryzyko pożaru. Szerszy zakres temperatur - mogą one skutecznie funkcjonować zarówno w warunkach zimnych, jak i gorących.
Największą innowacją oferowaną przez naukowców jest eliminacja anody. W tradycyjnych bateriach anoda jest kluczowym elementem, w którym jony gromadzą się podczas ładowania. W niefalowanej baterii jony są bezpośrednio osadzone na prądu, tworząc cienką warstwę metalu. Ma kilka zalet: mniejsza waga i rozmiar - usunięcie anody sprawia, że bateria jest bardziej kompaktowa, tańsza produkcja - nie trzeba używać drogich materiałów do anody. Poprawiona efektywność energetyczna - mniej przeszkód w ruchu jonów. Jedną z największych przeszkód w wprowadzaniu akumulatorów w stanie stałym jest zapewnienie stabilnego kontaktu między stałym elektrolitem a prądem. Jeśli kontakt jest zbyt słaby lub zbyt silny, może spowodować awarię baterii. Naukowcy odkryli, że nano -okładka między elektrolitem a prądem może poprawić transfer jonów i zapewnić jednolite wytrącanie metalu. Testy wykazały, że nanocząstki srebra i węglowe najlepiej nadają się. Najbardziej skuteczne wyniki osiągnięto przy użyciu 50-nanometrowej cząstek srebra, które pozwoliły na tworzenie jednolitych struktur metalowych. Pomimo znacznego postępu naukowcy uznają, że nadal musisz rozwiązać kilka problemów technicznych, zanim takie akumulatory staną się dostępne w handlu. Procesy produkcyjne powinny być dostosowane do uwalniania masowego, a kontakt między materiałami powinien zostać ulepszony w celu stabilnej pracy w rzeczywistych warunkach. „Zadaniem jest przejście od badań do realnego użytku w ciągu zaledwie kilku lat” - powiedział profesor Kelsi Gatzel.
Jeśli naukowcy odniosą sukces, możemy uzyskać nową generację akumulatorów, które pozwolą pojazdom elektrycznym podróżować ponad 800 km na jednym ładowaniu, a urządzenia mobilne działają kilka razy dłużej bez ładowania.
