Kinezi ozbiljno rade na usavršavanju čvrstih baterija

Podelite sa prijateljima:

Godinama inženjeri i proizvođači automobila vide u čvrstim (solid-state) baterijama ključ za bezbednija, snažnija i dugotrajnija električna vozila. Za razliku od konvencionalnih litijum-jonskih baterija, koje koriste zapaljive tečne elektrolite, čvrste baterije sadrže čvrsti elektrolit, čime se značajno smanjuje rizik od pregrevanja i požara.

Ipak, uprkos velikom potencijalu, ove baterije se teško proizvode u velikim količinama jer su sklone pucanju i degradaciji pri brzim ciklusima punjenja ili pri veoma niskim temperaturama.

Sada su istraživači sa Međunarodne postdiplomske škole Univerziteta Tsinghua u Šenženu i Univerziteta u Tjencinu razvili „fleksibilni oklopni sloj“, koji dodatno ojačava površinu baterije, pomažući joj da izdrži mehanički napon i zadrži performanse čak i pri ekstremno niskim temperaturama.

Profesori Feiyu Kang i Yanbing He sa Univerziteta Tsinghua, u saradnji sa Quanhongom Yangom sa Univerziteta u Tjencinu, pristupili su problemu čvrstih baterija na neuobičajen način — umesto da ih učine tvrđima, učinili su ih fleksibilnijima.

Jedna od ključnih slabosti ovih baterija leži u sloju poznatom kao čvrsta međuelektrolitna faza (SEI – Solid Electrolyte Interphase), koji je uobičajeno tvrd, ali i lomljiv, pa lako puca pod naprezanjem. Kada dođe do pucanja, dolazi do neravnomernog nakupljanja litijuma, što ubrzava degradaciju i skraćuje životni vek baterije.

Koristeći srebrne materijale Ag₂S i AgF, istraživači su razvili fleksibilan sloj SEI koji može blago da se savija bez pucanja, zadržavajući stabilnu strukturu i omogućavajući neometan prolazak litijum-jona. U laboratorijskim testovima, novi dizajn čvrstih baterija pokazao je izuzetnu izdržljivost i stabilnost, daleko bolju od konvencionalnih rešenja.

Kada su opremljene novim fleksibilnim premazom, baterije su radile neprekidno više od 4.500 sati u uslovima visokog opterećenja — dokaz sposobnosti premaza da se odupre pucanju i degradaciji tokom vremena. Još impresivnije, zadržale su stabilne performanse tokom više od 7.000 sati na –30°C, temperaturi na kojoj bi većina čvrstih baterija prestala da funkcioniše ili bi se trajno oštetila.

Istraživači su do ovog otkrića došli dizajniranjem postepeno slojevite strukture, koja kombinuje meke i čvrste materijale, po uzoru na način na koji priroda kombinuje elastičnost i otpornost u školjkama ili tetivama.

Ova hibridna arhitektura ravnomerno raspoređuje mehanički napon unutar baterije, sprečavajući pucanje i strukturna oštećenja, a istovremeno održava ujednačenu distribuciju litijuma tokom punjenja i pražnjenja. Rezultat je stabilnija i dugotrajnija čvrsta baterija, sposobna da izdrži zahtevne uslove bez gubitka efikasnosti.

Ipak, naučnici ističu da ova inovacija još uvek nije spremna za masovnu proizvodnju. Izrada čvrstih baterija u industrijskim razmerama ostaje složen izazov, koji zahteva dalji napredak u obradi materijala, smanjenju troškova i integraciji sa postojećim sistemima baterija.

Uprkos tome, istraživanje predstavlja značajan korak ka praktičnoj i pouzdanoj primeni čvrstih baterija – od električnih vozila do sistema za skladištenje energije iz obnovljivih izvora, naročito u ekstremnim klimatskim uslovima.

AutoRepublika

(37)

Podelite sa prijateljima:

Komentari objavljeni na portalu "Auto Republika" ne odražavaju stav vlasnika i uredništva, kao ni korisnika portala. Stavovi objavljeni u tekstovima pojedinih autora takođe nisu nužno ni stavovi redakcije, tako da ne snosimo odgovornost za štetu nastalu drugom korisniku ili trećoj osobi zbog kršenja ovih Uslova i pravila komentarisanja. Strogo su zabranjeni: govor mržnje, uvrede na nacionalnoj, rasnoj ili polnoj osnovi i psovke, direktne pretnje drugim korisnicima, autorima novinarskog teksta i/ili članovima redakcije, postavljanje sadržaja i linkova pornografskog, politički ekstremnog, uvredljivog sadržaja, oglašavanje i postavljanje linkova čija svrha nije davanje dodatanih informacija vezanih za tekst. Redakcija "Auto Republike" zadržava pravo da ne odobri komentare koji ne poštuju gore navedene uslove.