Trwalsze i bezpieczniejsze. Naukowcy stworzyli nowe, znacznie bezpieczniejsze i trwalsze akumulatory
Problem trwałości i bezpieczeństwa akumulatorów litowych sprowadza się do zjawiska powstawania tak zwanych dendrytów. Te pojawiają się wewnątrz ogniw w toku używania akumulatorów, bo podczas ich rozładowywania i ładowania. Są o tyle niebezpieczne, że mogą przebijać wewnętrzne warstwy akumulatora, prowadząc do zwarć, pożarów, a nawet eksplozji. Dotychczasowe projekty akumulatorów nie były w stanie skutecznie zapobiec temu zjawisku przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiej efektywności energetycznej, ale oto właśnie specjaliści zaprezentowali przełomową innowację w technologii akumulatorów z chemią bazującą na licie.
Czytaj też: Woda doprowadziła do rewolucji w akumulatorach. Poprawa o 750 procent!
Dzięki zastosowaniu potrójnej warstwy stałego polimerowego elektrolitu nowy projekt zwiększa bezpieczeństwo przeciwpożarowe, wydłuża żywotność i obiecuje zrewolucjonizowanie akumulatorów stosowanych w elektronice użytkowej, samochodach, jak i w systemach magazynowania energii. Jak naukowcom udało się to osiągnąć? Największym ich osiągnięciem jest opracowanie dodatków do elektrolitu, z czego każda pełni bardzo ważną funkcję. Wchodząc w szczegóły tego “trójwarstwowego elektrolitu”:
- Elektrolit wzbogacony etanem dekabromodifenylowym zapobiega pożarom, dzięki swoim właściwościom ognioodpornym
- Dodatek zeolitu (materiału mikroporowatego) wzmacnia elektrolit poprzez poprawienie jego mechanicznej stabilności, co zwiększa jego wytrzymałość
- Wysokie stężenie bis(trifluorometanosulfonianu) litu (LiTFSI) poprawia mobilność jonów, a tym samym umożliwia szybszy transfer jonów litu, co jest kluczowe dla wydajnej wymiany energii.
Czytaj też: Akumulatory wolne od litu na horyzoncie. Inny składnik zapewnił świetną gęstość
W tym akumulatorze stosuje się wytrzymałą środkową warstwę, która zwiększa wytrzymałość mechaniczną, redukując ryzyko uszkodzeń wewnętrznych. Z drugiej strony miękkie warstwy zewnętrzne zapewniają doskonały kontakt z elektrodami, umożliwiając tym samym płynny ruch jonów litu. Ta unikalna kombinacja minimalizuje wzrost dendrytów i poprawia ogólne bezpieczeństwo akumulatora, co wykazano w ramach eksperymentów. Wynikało z nich, że zachował on 87,9% swojej wydajności po 1000 cyklach ładowania, a więc o nawet 17,9% więcej w porównaniu do tradycyjnych akumulatorów. Wisienką na torcie jest z kolei zdolność do samoistnego gaszenia się w przypadku pożaru.
Czytaj też: Akumulator protonowy zostawia klasyczne ogniwa daleko w tyle. Co o nim wiemy?
Wedle specjalistów, tego typu osiągnięcie może znacznie przyczynić się do komercjalizacji akumulatorów litowych z elektrolitami polimerowymi, bo oferuje większą stabilność i efektywność dla urządzeń magazynujących energię.