Μπαταρία 100 κιλών μπορεί να παρέχει αυτονομία οδήγησης άνω των 1.000 χλμ.

Κινέζικες ερευνητικές ομάδες έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην αντιμετώπιση ενός από τα κύρια τεχνικά εμπόδια στις μπαταρίες λιθίου-μετάλλου στερεάς κατάστασης, σύμφωνα με ρεπορτάζ που μεταδόθηκε στις 16 Οκτωβρίου από την Κεντρική Τηλεόραση της Κίνας (CCTV), δηλ. τον κρατικό εθνικό ραδιοτηλεοπτικό φορέα της χώρας.

Η εξέλιξη θα μπορούσε ενδεχομένως να επιτρέψει σε μια μπαταρία 100 κιλών να προσφέρει αυτονομία οδήγησης που υπερβαίνει τα 1.000 χλμ., σε σύγκριση με περίπου 500 χλμ. προηγουμένως.

Οι συμβατικοί στερεοί ηλεκτρολύτες με βάση το σουλφίδιο είναι εξαιρετικά σκληροί και εύθραυστοι, παρόμοιοι με τα κεραμικά, ενώ οι άνοδοι λιθίου-μετάλλου είναι μαλακές και εύκαμπτες.

Μέθοδοι για αντιμετώπιση της μειωμένης απόδοσης φόρτισης και εκφόρτισης

Όταν συνδυάζονται, η ανομοιόμορφη διεπαφή μεταξύ αυτών των δύο υλικών εμποδίζει τη μεταφορά ιόντων, μειώνοντας την απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης.

Για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα, αρκετές ερευνητικές ομάδες σε όλη την Κίνα έχουν αναπτύξει διαφορετικές προσεγγίσεις που στοχεύουν στη βελτίωση της διεπαφής στερεού-στερεού μεταξύ του ηλεκτροδίου και του ηλεκτρολύτη. Τρεις κύριες μέθοδοι επισημάνθηκαν στην έκθεση CCTV.

1^η) Προέρχεται από το Ινστιτούτο Φυσικής της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών το οποίο εισήγαγε ιόντα ιωδίου ως «μεσολαβητή» στη διεπιφάνεια.

Κατά τη λειτουργία της μπαταρίας, αυτά τα ιόντα μεταφέρονται στη διεπιφάνεια μεταξύ του ηλεκτροδίου και του ηλεκτρολύτη, όπου βοηθούν στην προσέλκυση ιόντων λιθίου και στην πλήρωση μικροσκοπικών κενών.

Αυτός ο αυτορυθμιζόμενος μηχανισμός επιτρέπει στενότερη επαφή μεταξύ των υλικών, αντιμετωπίζοντας μία από τις βασικές προκλήσεις για τις πρακτικές μπαταρίες στερεάς κατάστασης.

2^η) Αναπτύχθηκε από το Ινστιτούτο Έρευνας Μετάλλων της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών.

Εστιάζει στη μηχανική ευελιξία.

Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα πλαίσιο με βάση πολυμερή για τον ηλεκτρολύτη, βελτιώνοντας την ικανότητά του να αντιστέκεται στην κάμψη και τη συστροφή διατηρώντας παράλληλα τη δομική ακεραιότητα.

Οι δοκιμές έδειξαν ότι το τροποποιημένο υλικό μπορούσε να αντέξει 20.000 κύκλους κάμψης και συστροφής χωρίς ζημιά. Πρόσθετα χημικά συστατικά εντός της δομής βελτίωσαν επίσης την κινητικότητα των ιόντων λιθίου και αύξησαν την ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας του υλικού έως και 86%.

3^η) Εξετάζεται από το Πανεπιστήμιο Tsinghua.

Περιλαμβάνει τη χρήση φθοριωμένων πολυαιθερικών υλικών για την ενίσχυση του ηλεκτρολύτη.

Η ισχυρή αντίσταση του φθορίου στην υψηλή τάση βοηθά στο σχηματισμό ενός σταθερού στρώματος φθορίου στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου, αποτρέποντας την ηλεκτρική βλάβη υπό τάση. Σύμφωνα με πληροφορίες, τα τροποποιημένα στοιχεία πέρασαν με επιτυχία δοκιμές διάτρησης και θερμικές δοκιμές 120°C χωρίς έκρηξη, δείχνοντας βελτιωμένη ασφάλεια και σταθερότητα σε υψηλά επίπεδα φόρτισης.

Συνδυαστικά, αυτές οι εξελίξεις υποδηλώνουν ότι οι μπαταρίες λιθίου-μετάλλου στερεάς κατάστασης στην Κίνα πλησιάζουν σε ένα στάδιο όπου τόσο η ενεργειακή πυκνότητα όσο και η ασφάλεια θα μπορούσαν να βελτιωθούν σημαντικά.

Ωστόσο, θα απαιτηθούν περαιτέρω δοκιμές και βιομηχανική επικύρωση πριν από τις εμπορικές εφαρμογές.

www.worldenergynews.gr