Japonský výskumný tím z Doshisha University a spoločnosti TDK Corporation predstavil revolučnú quasi-solid-state lítium-iónovú batériu (LIB), ktorá je nehorľavá a prekonáva nevýhody tradičných batérií. Táto inovácia kombinuje kvapalné a pevné elektrolyty a sľubuje nielen zvýšenú bezpečnosť, ale aj dlhšiu životnosť batérií.

Tento typ batérie má potenciál stať sa jednou z kľúčových technológií budúcnosti v oblasti elektromobilov a ďalších zariadení na batériový pohon. Na tému upozornil Interesting Engineering.

Riešenie problémov so stabilitou a výkonom

Lítium-iónové batérie sú v súčasnosti čoraz viac zdokonaľované, aby vyhoveli rastúcim nárokom trhu, najmä v oblasti elektromobilov a udržateľných technológií. Tradičné batérie často čelia problému, že zvyšovanie energetickej hustoty materiálov na pozitívnych a negatívnych elektródach vedie k zníženiu ich životnosti a bezpečnosti. Nová technológia však tento problém rieši.

Vedci použili špeciálnu kombináciu kremíkovej (Si) negatívnej elektródy a pozitívnej elektródy LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (známej aj ako NCM811), ktoré patria medzi sľubné materiály budúcnosti. Tieto elektródy sú oddelené pevnou lítium-iónovou vodivou skleno-keramickou fóliou (LICGC) vyrobenou spoločnosťou OHARA.

Na zvýšenie kompatibility a výkonu vedci vyvinuli špeciálne takmer nasýtené nehorľavé elektrolytické roztoky pre každú elektródu. Tieto roztoky obsahovali chemikálie ako tris (2,2,2-trifluórmetyl) fosfát a metyl 2,2,2-trifluórmetylkarbonát, ktoré boli ideálne kompatibilné so štruktúrou pevného elektrolytu a elektród.

Ryosuke Kido - Doshisha University

Výnimočná tepelná stabilita

Nová technológia bola testovaná sériou náročných experimentov, vrátane zrýchlenej kalorimetrie (ARC), testov nabíjania a vybíjania a elektrochemickej impedančnej spektroskopie. Výsledky ukázali, že táto quasi-solid-state batéria dokáže odolať vysokým teplotám až 150 °C, pričom generuje minimálne množstvo tepla spôsobeného vedľajšími chemickými reakciami. Táto tepelná stabilita je kľúčová pre bezpečné používanie batérií, najmä v elektromobiloch.

Okrem tepelnej stability sa nový dizajn batérií vyznačuje vysokou iónovou vodivosťou a skvelým elektrochemickým výkonom. Batérie testované v podobe prototypu tzv. pouch cell (s kapacitou 30 mAh) potvrdili svoju odolnosť, efektívnosť a bezpečnosť.

Výhľad do budúcnosti

Táto inovácia predstavuje významný krok k bezpečnejším, efektívnejším a trvanlivejším batériám, ktoré môžu zmeniť spôsob, akým používame elektrické vozidlá či bezdrôtové zariadenia, ako sú drony. Vedci zdôraznili, že novovyvinuté batérie môžu prispieť k širšiemu prijatiu elektrických vozidiel, čo by mohlo zlepšiť nielen komfort používateľov, ale aj podporiť udržateľný hospodársky rast.

Podľa odborníkov môže táto technológia pripraviť cestu pre vývoj novej generácie lítium-iónových batérií, ktoré prekonajú súčasné limity v oblasti bezpečnosti a výkonu. Ak sa tento typ batérií dostane do komerčnej výroby, môže ísť o prelom nielen v oblasti elektromobility, ale aj v širšom spektre zariadení využívajúcich batériové napájanie.

Čítajte viac z kategórie: Elektromobilita