Η έρευνα για solid-state μπαταρίες στην Κίνα φέρνει όλο και πιο κοντά την υψηλή ενεργειακή πυκνότητα με την ταχύτατη φόρτιση, ωστόσο το χάσμα ανάμεσα στα πειραματικά pouch cells του εργαστηρίου και την παραγωγή σε κλίμακα αυτοκινήτου παραμένει το κεντρικό ερώτημα.
Ερευνητές συνδεδεμένοι με την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών ανέφεραν μια solid-state μπαταρία με ενεργειακή πυκνότητα 451,5 Wh/kg και σταθερή λειτουργία σε ρυθμό φόρτισης-εκφόρτισης 20C, που αντιστοιχεί περίπου σε κύκλο φόρτισης-αποφόρτισης τριών λεπτών. Η εργασία δημοσιεύτηκε στο Journal of the American Chemical Society.
Η μπαταρία χρησιμοποιεί πολυμερές ηλεκτρολύτη βασισμένο σε PVDF (polyvinylidene fluoride), ένα υλικό που μελετάται ευρέως για solid-state μπαταρίες επειδή επιτρέπει την κίνηση ιόντων ενώ παράλληλα βελτιώνει τη σταθερότητα.
Η τεχνική καινοτομία εστιάζει στη μέθοδο «compatibilizing-solvent plasticization», κατά την οποία ένας προσωρινός διαλύτης ο οποίος βοηθά στην ανάμειξη του πολυμερούς με τον πλαστικοποιητή κατά την προετοιμασία, και στη συνέχεια εξατμίζεται καθώς σχηματίζεται η μεμβράνη του ηλεκτρολύτη. Το αποτέλεσμα ήταν ο σχηματισμός μιας επιφανειακής στιβάδας πλούσιας σε φθοριούχο λίθιο, κάτι ιδιαίτερα σημαντικό επειδή οι αντιδράσεις στην επιφάνεια ηλεκτρολύτη-ηλεκτροδίων αποτελούν μία από τις κύριες αιτίες απώλειας χωρητικότητας στις μπαταρίες λιθίου-μετάλλου.
Η κυψέλη διατήρησε το 81,9% της αρχικής της χωρητικότητας μετά από 700 κύκλους, χρησιμοποιώντας κάθοδο υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο στα 4,7V. Επιπλέον, μια pouch κυψέλη σε επίπεδο έφτασε τα 451,5 Wh/kg με λεπτό ανόδιο λιθίου-μετάλλου. Η κυψέλη πέρασε με επιτυχία το τεστ διάτρησης με καρφί, το οποίο οι ερευνητές παρουσίασαν ως απόδειξη ασφάλειας.
Με απλά λόγια, αυτός ο τύπος μπαταρίας θα μπορούσε στο μέλλον να βοηθήσει τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα να διανύουν μεγαλύτερες αποστάσεις, να φορτίζουν πιο γρήγορα και να γίνουν πιο ασφαλή.
Μια ανάγνωση αυτής της εξέλιξης είναι ότι η κινεζική έρευνα στις μπαταρίες διευρύνει τη συζήτηση πέρα από τις οικονομικές λύσεις LFP, προς χημείες υψηλότερης ενέργειας που θα μπορούσαν να μειώσουν το βάρος των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, να αυξήσουν την αυτονομία ή να συρρικνώσουν το μέγεθος της μπαταρίας. Ωστόσο, παραμένει ασαφές κατά πόσο αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να ανταποκριθούν στις πολύ πιο αυστηρές απαιτήσεις της αυτοκινητοβιομηχανίας, όπως η παραγωγή σε μεγάλη κλίμακα, η λειτουργία σε ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, η μακροχρόνια αντοχή και ο έλεγχος του κόστους.
Σας αρέσουν τα άρθρα μας; Ακολουθήστε μας στο Google News, στο YouTube, στο Facebook και στο Instagram!
Δείτε επίσης:
