Vedci objavili nový materiál pre bezpečné, vysokovýkonné polovodičové lítium-iónové batérie

Solid state lítium-iónové batérie s pevným elektrolitom majú väčšiu energetickú hustotu a nie sú horľavé oproti typickým tekutým elektrolytom. Zároveň sa predpokladá, že získajú určitý podiel na trhu, napríklad sa budú viac využívať v elektrických vozidlách.  

Výskumníci vysvetľujú, že aj napriek výhodám solid-state batérií majú menšiu vodivosť a vedci majú problém navrhnúť batériu, ktorá by mala adekvátny kontakt elektrolytu. Výskumníci môžu použiť pevný elektrolyt na základe sulfidu, no ten reaguje s vlhkosťou a vytvára toxický disulfán. Ako vysvetľujú vedci z Tokyo University, v prípade solid-state batérií potrebujeme vodivé a stabilné elektrolyty, ktoré by sa nezakladali na sulfidoch. Solid-state batéria by zároveň mala mať vysoký výkon a rýchle nabíjanie.  

Odoberajte Vosveteit.sk cez Telegram a prihláste sa k odberu správ

V rámci novej štúdie vedci objavili stabilný a vysoko vodivý Li-ion vodič na báze pyrochlórového oxyfluoridu.  

“Výskumníci venujúci sa batériám sa púšťajú naplno do výskumu solid-state lítium-iónových batérií. V rámci našej štúdie sa nám podarilo odhaliť pevný komponent na báze oxidu, ktorý je nielen bezpečný, ale má aj dobrú energetickú hustotu. Ide o materiál stabilný na vzduch a má vyššiu vodivosť iónov ako predchádzajúce objavené pevné elektrolyty,” hovorí profesor Kenjiro Fujimoto, vedúci nového výskumu.  

Nová generácia batérii

Nový materiál vedci preskúmali pomocou rôznych metód, ktoré potvrdili jeho sľubné vlastnosti. Ako vedci vysvetľujú, pri teplote –10 stupňov Celzia má nový materiál rovnakú vodivosť ako konvenčné pevné elektrolyty založené na oxide. Zároveň si všimli, že vodivosť pretrváva aj nad 100 stupňov Celzia. V praxi má teda tento elektrolyt operačnú teplotu od –10 do 100 °C. Konvenčné lítium-iónové batérie nemôžu byť použité pri teplotách pod bodom mrazu. Bežné batérie, napríklad v smartfónoch, majú operačnú teplotu od 0 do 45 °C.  

Na rozdiel od tradičných lítium-iónových batérií nemajú solid-state batérie riziko toho, že sa elektrolyt dostane von z batérie. Zároveň neexistuje riziko, že by používaním batérie vznikal toxický plyn. Autori štúdie teda konštatujú, že objav nového materiálu by mohol v blízkej budúcnosti viesť výskum solid-state batérií.  

Neprehliadnite

Týchto 5 funkcií, ktoré pravdepodobne aktívne nepoužívate, vám zbytočne míňajú batériu smartfónu

“Nový materiál je bezpečný a vykazuje vyššiu vodivosť iónov ako predchádzajúce oxidové pevné elektrolyty. Aplikácia tohto materiálu je sľubná pre vývoj revolučných nových batérií, ktoré dokážu operovať v celej škále teplôt, od nízkych až po vysoké. Veríme, že vlastnosti tohto elektrolytu sú vhodné aj pre uplatnenie v elektrických vozidlách,” tvrdí Fujimoto.  

Zároveň treba povedať aj to, že pri poškodení elektrolytu nedochádza k požiaru. Preto autori štúdie vidia uplatnenie batérie aj v oblasti letectva. Využitie batéria nájde prakticky všade, kde je bezpečnosť veľmi dôležitá. Okrem toho podporuje aj rapídne nabíjanie, čo z novej solid-state batérie robí viac než vhodného kandidáta do elektrovozidiel.  

Prihláste sa k odberu správ z Vosveteit.sk cez Google správy