Latające taksówki mogą pojawić się znacznie szybciej, niż się wcześniej wydawało. Nowa technologia akumulatorów opracowana przez naukowców z Lawrence Berkeley National Laboratory oraz Carnegie Mellon University w Pittsburghu może zrewolucjonizować rynek pojazdów elektrycznych.
– Technologia kompozytowego elektrolitu stałego PIM wydaje się być możliwa do zastosowania nawet przy wyjątkowych wymaganiach pojazdów elektrycznych i elektrycznych pojazdów pionowego startu i lądowania – mówi Brett Helms, naukowiec z Berkeley Lab’s Molecular Foundry.
Dotychczas przy pracach nad bateriami nowej technologii największą przeszkodą dla naukowców stanowiły dendryty. Przypominające małe kolce mogą przebić ogniwa baterii, doprowadzić do eksplozji, a przy tym stają się coraz większe wraz z kolejnym ładowaniem. Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory we współpracy z Carnegie Mellon University w Pittsburghu twierdzą, że sposobem na pokonanie dendrytów jest nowa klasa miękkich, ale stałych elektrolitów wykonanych zarówno z polimerów, jak i ceramiki. Takie elektrolity tłumią dendryty, zanim te będą mogły spowodować awarię baterii.
– Nasza technologia tłumienia dendrytów ma ekscytujące implikacje dla branży akumulatorów – podkreśla Brett Helms, naukowiec z Berkeley Lab’s Molecular Foundry. – Dzięki niej producenci baterii mogą produkować bezpieczniejsze baterie litowo-metalowe o dużej gęstości energii i długim cyklu życia.
Naukowcy twierdzą, że dzięki zastosowaniu miękkich polimerów o wewnętrznej mikroporowatości (PIM), których pory są wypełnione nanocząsteczkami ceramicznymi, można zaprojektować miękkie, a przy tym stałe elektrolity. Ponieważ elektrolity pozostają materiałem elastycznym, to producenci akumulatorów będą mogli wytwarzać rolki folii litowej z elektrolitem w postaci laminatu między anodą a separatorem akumulatora. To zaś może być zamiennikiem dotychczas grafitowych anod.
– W 2017 roku, kiedy powszechnie panowało przekonanie, że potrzebny jest twardy elektrolit, zaproponowaliśmy, aby nowy mechanizm tłumienia dendrytu był możliwy w przypadku miękkiego stałego elektrolitu – tłumaczy Venkat Viswanathan, profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej i wykładowca w Scott Institute for Energy Innovation na Carnegie Mellon University, który kierował teoretycznymi badaniami do pracy. – To niesamowite móc zmaterializować to podejście przy użyciu kompozytów PIM.
Odkrycie naukowców może mieć rewolucyjne znaczenie. Baterie litowo-metalowe wyprodukowane z nowym elektrolitem znajdą zastosowanie m.in. w latających taksówkach czy samochodach elektrycznych o dalekim zasięgu. Co więcej, firma 24M Technologies zintegrowała już miękkie elektrolity z większymi akumulatorami, które mogą być używane w pojazdach elektrycznych lub elektrycznych samolotach do pionowego startu i lądowania (eVTOL).
– Technologia kompozytowego elektrolitu stałego PIM wydaje się być wszechstronna i możliwa do zastosowania przy dużej mocy. Nawet przy tak wyjątkowych wymaganiach dotyczących mocy dla pojazdów elektrycznych i eVTOL – przekonuje Brett Helms.