Problem bezpieczeństwa stałego elektrolitu zażegnany. Naukowcy pozbyli się siarki
W poszukiwaniu bezpieczniejszych i bardziej wydajnych rozwiązań do przechowywania energii elektrycznej, badacze z Tokyo University of Science i korporacji DENSO postanowili rozwiązać jeden z problemów stałego elektrolitu. Wprawdzie zwykło mówić się, że ten w porównaniu z elektrolitem ciekłym jest niczym niebo a ziemia, ale i tak dręczy go pewna nieprzyjemna reakcja z powodu obecności siarki. Z tego powodu taki elektrolit przy kontakcie z wilgocią generuje toksyczny i łatwopalny siarkowodór, co wzbudza obawy dotyczące bezpieczeństwa takich akumulatorów.
Czytaj też: Łatwo dostępny składnik i zupełnie nowy rodzaj akumulatora. Ta technologia zmieni magazynowanie energii
Chcąc rozwiązać ten problem, specjaliści wskazali nowy niesiarczkowy stały elektrolit, który wykazuje znakomitą przewodność i stabilność w powietrzu. Ten nowy przewodnik, a mówiąc dokładniej stały elektrolit tlenkowy, nie tylko ma potencjał do zwiększenia gęstości energii i bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych z elektrolitem w stanie stałym, ale także do przyspieszenia prędkości ich ładowania.
Tworzenie akumulatorów litowo-jonowych w stanie stałym jest od dawna marzeniem wielu badaczy. Odkryliśmy tlenkowy stały elektrolit, który jest kluczowym składnikiem wszystkich akumulatorów litowo-jonowych z elektrolitem w stanie stałym, które posiadają zarówno wysoką gęstość energii, jak i poziom bezpieczeństwa. Oprócz stabilności w powietrzu, [nasz] materiał wykazuje wyższą przewodność jonową niż wcześniej wskazywane stałe elektrolity tlenkowe – stwierdził profesor Kenjiro Fujimoto.
Wskazany elektrolit (Li1.25La0.58Nb2O6F) utrzymuje wysoką przewodność jonową nie tylko w temperaturze do 100 stopni Celsjusza, ale nawet poniżej zera, bo aż do -10 stopni Celsjusza, co stanowi znaczącą poprawę w porównaniu do konwencjonalnych stałych elektrolitów tlenkowych. Dlatego właśnie tego typu elektrolit nie tylko adresuje ograniczenia obecnych akumulatorów litowo-jonowych, ale także rozszerza zakres ich zastosowania. Rozszerzając zakres temperatur operacyjnych, aby uwzględnić warunki poniżej zera, ten nowy materiał otwiera drogę dla niezawodnej wydajności akumulatorów w chłodniejszych klimatach, gdzie te tradycyjne zwyczajnie zawodzą. Implikacje tego odkrycia są ogromne, obiecując nową erę bezpiecznych, wysokowydajnych i szybko ładujących się akumulatorów litowo-jonowych z elektrolitem w stanie stałym.
Czytaj też: Akumulator ekstremalnie giętki to nie blef. To tutaj zrodził się zdumiewający materiał
Od dawna wiadome jest, że półprzewodnikowe akumulatory mogą na dobre odmienić realia elektrycznej motoryzacji, zastępując szeroko stosowane obecnie akumulatory litowo-jonowe z płynnym elektrolitem na rzecz tego stałego. Tego typu ogniwa działają podobnie jak ogniwa litowo-jonowe, bo sprowadzają się do dwóch elektrod (katody i anody) oddzielonych elektrolitem, który umożliwia w nich transfer naładowanych jonów. Tyle tylko, że przejście z ciekłego na stały elektrolit gwarantuje ogromne korzyści i tym samym otwiera całą masę furtek w sektorze magazynowania energii elektrycznej. Mowa o znacznie wyższej gęstości energetycznej, braku potrzeby chłodzenia i dodatkowych elementów sterujących, wyższym poziomie bezpieczeństwa i ograniczeniu degradacji pojemności ogniwa wraz z kolejnymi cyklami ładowania.
Czytaj też: Rewolucyjny akumulator to zasługa wykorzystania nowej metody. Pod jakimi względami się wyróżnia?
Dla rynku elektrycznych pojazdów rozwój akumulatorów półprzewodnikowych jest tym samym, czym są obliczenia kwantowe dla tych tradycyjnych. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, a firmom uda się wprowadzić te innowacyjne akumulatory na masowy rynek, tak oto wkroczymy w świat wydajnych, bezpiecznych i trwałych akumulatorów nowego typu, rozwiązując raz na zawsze największe problemy elektrycznych samochodów z akumulatorami.