Группа исследователей из энергетического и экологического центра Andlinger разработала новый тип твердотельной батареи, который может значительно превышать литий-ионные батареи по плотности энергии и эффективности. Их прорыв представляет собой нефиденную твердотельную батарею, которая исключает одно из основных ограничений на традиционные батареи и может сделать революцию в хранении энергии.
Современные литий-ионные батареи используют жидкий электролит, который обеспечивает ионный поток между катодом и анодом. Сплошные государственные батареи, как следует из названия, использует твердый электролит, что делает их более компактными, безопасными и долговечными. Ключевые преимущества твердотельных аккумуляторов: более высокая плотность энергии - они могут обеспечить большую подачу энергии на единицу объема, более длительный срок службы - меньше деградации материалов в процессе. Безопасность - Отсутствие легковоспламеняющихся жидких электролитов снижает риск пожара. Более широкий диапазон температуры - они могут эффективно функционировать как в холодных, так и в горячих условиях.
Самым большим инновацией, предлагаемыми исследователями, является устранение анода. В традиционных батареях анод является ключевым компонентом, где ионы накапливаются при зарядке. В нефиденной аккумуляторе ионы напрямую оседают на токе, образуя тонкий слой металла. Он имеет несколько преимуществ: меньший вес и размер - удаление анода делает батарею более компактным, более дешевым производством - не нужно использовать дорогие материалы для анода. Повышенная энергоэффективность - меньше препятствий для движения ионов. Одним из самых больших препятствий для введения аккумуляторов твердотельного состояния является обеспечение стабильного контакта между твердым электролитом и током. Если контакт слишком слабый или слишком сильный, он может привести к выходу из строя батареи. Исследователи обнаружили, что нано -покрытие между электролитом и током может улучшить передачу ионов и обеспечить равномерное осаждение металла. Испытания показали, что серебряные и углеродные наночастицы лучше всего подходят. Наиболее эффективные результаты были достигнуты при использовании частиц серебра 50 нанометра, которые позволяли создавать однородные металлические структуры. Несмотря на значительный прогресс, исследователи признают, что вам все еще нужно решить несколько технических проблем, прежде чем такие батареи станут коммерчески доступными. Производственные процессы должны быть адаптированы для массового высвобождения, и контакт между материалами должен быть улучшен для стабильной работы в реальных условиях. «Задача состоит в том, чтобы перейти от исследований к реальному использованию всего за несколько лет», - сказал профессор Келси Гатцель.
Если ученые добились успеха, мы можем получить новое поколение батарей, которые позволили бы электромобилям проехать более 800 км на одну зарядку, а мобильные устройства работают несколько раз дольше без зарядки.
