Ερευνητές στην Ελβετία ανέπτυξαν ελαστικό πολυμερικό ηλεκτρολύτη με βάση τη σιλικόνη. Αναπτύχθηκε από ερευνητές του Empa από το Εργαστήριο Λειτουργικών Πολυμερών και θα μπορούσε να βοηθήσει στην κατασκευή καλύτερων μπαταριών στερεάς κατάστασης.
Ένα νέο υλικό για τις μπαταρίες
Ο ελαστικός ηλεκτρολύτης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε εύκαμπτες μπαταρίες για ιατρικές εφαρμογές. Σε αντίθεση με τους περισσότερους ηλεκτρολύτες για μπαταρίες στερεάς κατάστασης, οι οποίοι είναι κατασκευασμένοι από άκαμπτα υλικά, ο στερεός ηλεκτρολύτης τους είναι μαλακός και ελαστικός.
Η ελαστική ένωση έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα για την έρευνα μπαταριών
Οι ερευνητές αποκάλυψαν ότι το αρχικό πολυμερές για τον ηλεκτρολύτη είναι μια πολυσιλοξάνη, πιο γνωστή ως σιλικόνη. Αυτή η ελαστική ένωση έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα για την έρευνα μπαταριών: Είναι μη πολική και επομένως αδύνατη να διαλύσει τα φορτισμένα σωματίδια, τα ιόντα.
Οι ερευνητές με επικεφαλής την Dorina Opris κατάφεραν να προσθέσουν λειτουργικές ομάδες στη «ραχοκοκαλιά» του πολυμερούς, καθιστώντας το καλό αγωγό ιόντων διατηρώντας παράλληλα τις πλεονεκτικές ελαστικές του ιδιότητες.
«Οι σημερινές μπαταρίες για ιατρικά εμφυτεύματα, όπως οι βηματοδότες, είναι συνήθως σκληρές και άβολες για τους ασθενείς», δήλωσε η Dorina Opris. «Το πολυμερές μας μπορεί να χρησιμεύσει όχι μόνο ως ηλεκτρολύτης, αλλά και ως συνδετικό υλικό για την κάθοδο».
Δοκιμή ηλεκτρολύτη σε πρωτότυπα μπαταριών
Οι ερευνητές δοκιμάζουν τον ηλεκτρολύτη τους σε διάφορα πρωτότυπα μπαταριών. Εκτός από τα στοιχεία-κουμπιά όπως αυτό, οι μαλακές μπαταρίες θα μπορούσαν επίσης να είναι εφικτές στο μέλλον.
Με τα κατάλληλα υλικά ηλεκτροδίων, ο ηλεκτρολύτης θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εύκαμπτων μπαταριών.
«Το εύκαμπτο πολυμερές μπορεί να συνδυαστεί με διαφορετικά ενεργά υλικά καθόδου, επιτρέποντας στις μπαταρίες να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές», δήλωσε ο ερευνητής της Empa, Can Zimmerli.
Η ερευνητική ομάδα επεσήμανε επίσης ότι η ευελιξία και η ασφάλεια δεν είναι τα μόνα πλεονεκτήματα του καινοτόμου ηλεκτρολύτη.
«Το υλικό μπορεί να μεταποιηθεί σε λεπτές μεμβράνες πάχους μερικών μικρομέτρων και είναι κλιμακωτό», δήλωσε ο Opris. «Εάν παραχθεί σε βιομηχανική κλίμακα, είναι επίσης φθηνότερο από τους συμβατικούς στερεούς πολυμερείς ηλεκτρολύτες».
Βελτίωση της αγωγιμότητας
Οι ερευνητές εργάζονται τώρα για την περαιτέρω βελτίωση της ιοντικής αγωγιμότητας του ηλεκτρολύτη σιλικόνης - και ταυτόχρονα αναζητούν έναν κατάλληλο βιομηχανικό εταίρο για να ξεκινήσουν την εμπορευματοποίηση της τεχνολογίας, σύμφωνα με δελτίο τύπου.
Οι ερευνητές αποκάλυψαν επίσης ότι στις περισσότερες μπαταρίες, ο ηλεκτρολύτης είναι ένα εύφλεκτο υγρό. Οι λεγόμενες μπαταρίες στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούν μια στερεά ουσία ως ηλεκτρολύτη. Αυτό όχι μόνο τις καθιστά ασφαλέστερες, αλλά ο στερεός ηλεκτρολύτης επιτρέπει επίσης τη χρήση εναλλακτικών υλικών για τα ηλεκτρόδια, όπως καθαρό μέταλλο λιθίου για την άνοδο.
Ως αποτέλεσμα, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μπορούν δυνητικά να επιτύχουν πολύ υψηλότερες ενεργειακές πυκνότητες, να αποθηκεύουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια ανά όγκο - ένα πλεονέκτημα για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από ηλεκτρικά αυτοκίνητα έως φορητές ηλεκτρονικές συσκευές, σύμφωνα με τους ερευνητές.
www.worldenergynews.gr
