Vedci ohlásili významný prelom v odbore solid-state batérií, ktorý rieši veľký problém
Autori novej štúdie vytvorili pomerne lacný a bezpečný koncept solid-state batérie, ktorá by mohla nájsť využitie napríklad v elektromobiloch.
Výskumníci z Institute for Basic Science oznamujú významný prelom v odbore takzvaných solid-state batérií, ktoré používajú namiesto tekutého pevný elektrolyt. Nový objav umožní výrobu batérií, ktoré sú založené na chloridovom pevnom elektrolyte. Ten sa vyznačuje významnou vodivosťou iónov.
Tekuté elektrolyty sa dnes využívajú v bežných batériách a hoci sú dostatočné, majú jeden výrazný nedostatok. Tekuté elektrolyty môžu viesť k požiarom alebo explózii. Výskumníci sa už dlhšiu dobu venujú vývoju nehorľavých pevných elektrolytov. Úspešný prelom v tejto technológii umožní odboru solid-state batérií napredovať a zároveň prinesie vyššiu bezpečnosť pre spotrebiteľov. Bezpečnejšie batérie by mohli nájsť uplatnenie hlavne v prípade elektrických vozidiel, ktoré podľa mnohých expertov budú predstavovať budúcnosť dopravy.
Solid-state batérie zatiaľ nie sú komerčne praktické. Aby sme ich mohli začať využívať v bežnom živote, výskumníci potrebujú nájsť materiály s vysokou vodivosťou iónov a chemickou a elektrochemickou stabilitou. Predchádzajúce výskumy vedcov doviedli k pevným elektrolytom na báze oxidov a sulfidov, no ani jeden z materiálov nedokázal na 100% dosiahnuť potrebné parametre.
Výskumníci sa v minulosti venovali aj pevným elektrolytom na báze chloridov, ktoré sú známe svojou vodivosťou, mechanickou flexibilitou a stabilitou pri vysokom napätí. Vďaka týmto vlastnostiam autori štúdie považovali batérie na báze chloridov ako najpravdepodobnejších kandidátov pre praktické solid-state batérie. Jedinou, no dosť podstatnou nevýhodou bolo, že sa tieto batérie spoliehali na drahé a vzácne kovy, napríklad ytrium, skandium alebo lantán.
O krok bližšie ku komerčným solid-state batériám
V rámci novej štúdie sa vedci lepšie pozreli na distribúciu kovových iónov v chloridových elektrolytoch. Autori výskumu zároveň našli spôsob, ako vytvoriť batériu s použitím zirkónu, oveľa lacnejšieho kovu ako varianty chloridových solid-state batérií, ktoré používajú vzácne kovy. V rámci experimentu po prvýkrát demonštrovali, že ak chceme dosiahnuť vysokú vodivosť iónov, usporiadanie iónov kovu je mimoriadne dôležité.
Neprehliadnite
“Novoobjavený chloridový pevný elektrolyt má potenciál preniesť sa cez obmedzenia konvenčných sulfidových a oxidových pevných elektrolitov. To nás vedie bližšie k uplatneniu praktických solid-state batérií.
Ďalším problémom solid-state batérií môže byť vznik drobných vzduchových bubliniek, ktoré bránia iónom v presúvaní sa medzi elektródami. Na tento problém sa v júli pozreli vedci z Oak Ridge National Laboratory a zistili, že len malá úprava môže zvýšiť výkon týchto batérií. Malou zmenou vo výrobnom procese dokázali tisíckrát zvýšiť vodivosť materiálu, než pri konvenčne spracovanom pevnom elektrolyte pri izbovej teplote.
Aj táto štúdia dokázala, že výroba praktických solid-state batérií môže byť bližšie, než sme čakali. Tento typ batérie by mohol priniesť elektromobily bližšie k praktickému využitiu. Okrem toho však vedci musia popracovať na životnosti batérie a hlavne dĺžke nabíjania. Dnes sa elektromobily nabíjajú celé hodiny, čo je oproti tradičným spaľovacím motorom obrovský nedostatok.
Komentáre