Изследванията на Центъра за енергия и околна среда „Андлингер“ към Принстънския университет са открили нов начин за създаване на твърдотелни батерии без аноди, които могат да преодолеят ограниченията на литиево-йонните батерии и евентуално да захранват електрическата авиация някой ден. При използването на тези батерии зарядът на лаптопите и телефоните ще издържа по-дълго, а електрическите превозни средства ще могат да изминават над 800 километра с едно зареждане, се казва в съобщение за пресата.

Литиево-йонните батерии са ключов компонент на нашата стратегия за отказ от изкопаеми горива и преминаване към икономика на чистата енергия. Литиево-йонните батерии се използват навсякъде - от малки преносими устройства до съхранение на енергия на ниво мрежа. С нарастването на търсенето на енергия в бъдеще обаче, при сегашната им плътност на съхранение на енергия, търсенето на решения за съхранение ще надхвърли доставките на литий, което ще доведе до търсене на по-добри батерии.

В сегашния си вид литиево-йонните батерии също са склонни към рискове от пожар и топлинно прекъсване. За да преодолеят това, изследователите работят с електролити в твърдо състояние, които могат да работят в по-широк температурен диапазон, предоставяйки по-безопасни и по-ефективни възможности за съхранение на енергия.

Сега изследователи от Принстън, като част от проект на Министерството на енергетиката на САЩ, Mechano-Chemical Understanding of Solid Ion Conductors, работят за подобряване на производствените процеси, така че твърдотелните батерии (SSBs) да могат да се създават в голям мащаб.

Традиционната батерия се състои от два електрода - положителният се нарича катод, а отрицателният - анод. Всеки електрод има тънко метално фолио, наречено токоприемник, което свързва батерията с електрическата верига, докато електролитът ги разделя.

Потокът от йони между електродите е важен за зареждането и разреждането на батериите. Предишни изследвания показаха, че ако анодът бъде отстранен, йоните все още могат да текат от катода към токоснемателя на другия по време на процеса на зареждане и позволяват на батерията да функционира нормално.

Създаването на батерия без анод е по-евтино и може да помогне за намаляване на размера на SSB, като същевременно опрости производствения процес. За да се постигне това обаче, трябва да има добър контакт между твърдия електролит и токовия колектор.

При изследването на въпроса дали прилагането на външно налягане подобрява производителността екипът открива, че ниското налягане води до неравномерно нанасяне на йони, което причинява горещи точки и празноти върху токовия колектор. Това неравномерно нанасяне на покритие води до образуване на иглообразни нишки, които водят до късо съединение в батерията.

Прилагането на по-високо налягане води до по-добро йонно покритие, но също така принуждава електролита и токоприемника да се сближат, като увеличава техните несъвършенства и образува пукнатини.

Изследователският екип също така проучва дали прилагането на тънко покритие между токовия колектор и електролита подобрява резултатите от йонното покритие. Те са тествали различни комбинации от покрития, наричани още междинни слоеве, и са установили, че най-добре се представят тези, направени от въглеродни и сребърни наночастици.

„Предизвикателството ще бъде да се премине от изследванията към реалния свят само за няколко години“, завършва екипът. „Надяваме се, че работата, която извършваме сега може да подпомогне разработването и внедряването на тези батерии от следващо поколение в значителен мащаб.“

Снимка: Unsplash

Виж още: Brother предлага Ръководство за мрежова сигурност с 10 съвета, подходящи за всички компании