Prototypy akumulatorów sprawdziły się doskonale po setkach cykli ładowania i rozładowania
Chińscy naukowcy opracowali samodostosowującą się warstwę międzyfazową w litowych bateriach stałych, która utrzymuje ścisły kontakt między litowo-metalowym anodem a stałym elektrolitem bez zewnętrznego ciśnienia. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature Sustainability.
Naukowcy z Instytutu Fizyki Chińskiej Akademii Nauk (CAS), Instytutu Materiałoznawstwa i Inżynierii CAS w Ningbo oraz Uniwersytetu Nauki i Technologii Huazhong odkryli, że kontakt między elektrodą litową a stałym elektrolitem siarczkowym w litowych akumulatorach stałych nie jest idealny i charakteryzuje się obecnością wielu drobnych porów i pęknięć. Problemy te nie tylko skracają żywotność akumulatora, ale mogą również stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa.
Aby rozwiązać ten problem, grupa naukowców opracowała technologię, w której do siarczkowego elektrolitu stałego dodaje się jony jodu. Podczas pracy akumulatora jony jodu przemieszczają się do interfejsu elektrodowego pod wpływem pola elektrycznego, tworząc interfejs bogaty w jod. Interfejs jest w stanie aktywnie przyciągać jony litu, automatycznie wypełniając wszystkie szczeliny i pory na zasadzie samonaprawy, utrzymując w ten sposób ścisły kontakt między elektrodą a elektrolitem.
Prototypy akumulatorów wykonane w oparciu o tę technologię wykazały stabilną charakterystykę eksploatacyjną nawet po setkach cykli ładowania i rozładowania w standardowych warunkach testowych, znacznie przewyższając poziom podobnych istniejących akumulatorów.
Według Juana Xuezze z Instytutu Fizyki, jednego z autorów artykułu, technologia ta pozwoli na tworzenie baterii o gęstości energii powyżej 500 Wh/kg, co potencjalnie może co najmniej dwukrotnie wydłużyć żywotność baterii urządzeń elektronicznych.
Według Huana, przełom ten przyspieszy rozwój litowych akumulatorów stałych o wysokiej gęstości energii, które, jak się oczekuje, będą wykorzystywane w robotach humanoidalnych, lotnictwie elektrycznym, pojazdach elektrycznych i innych dziedzinach.
„Badania te radykalnie rozwiązują kluczowy problem, który utrudniał komercjalizację całkowicie stałych akumulatorów, co stanowi decydujący krok w kierunku ich praktycznego zastosowania” — zauważył Wang Chunsheng, ekspert ds. akumulatorów stałych z Uniwersytetu Maryland.
