No visiem laboratorijās pētītajiem elektromobiļu akumulatoru izstrādājumiem šis Dienvidkorejas izstrādājums ir patiesi daudzsološs un interesants, īpaši ņemot vērā tā izstrādes veidu.
Nesen es dalījos ar atlasītiem dažādiem ķīmiskajiem sastāviem, kas tiek izmantoti elektromobiļu baterijās — pagātnē, tagadnē un nākotnē . Un pēdējā sadaļā, apakšsadaļā „citi, mazāk izplatīti varianti”, es minēju litija metāla baterijas . Tās sola visaugstāko enerģijas blīvumu, bet to izstrāde saskaras ar ievērojamām grūtībām. Tagad jauna, inovatīva konfigurācija no Korejas piedāvā jaunu pieeju.
Pētnieki no Postech, KAIST un Kyon Sanas Valsts universitātes, ar Dienvidkorejas Zinātnes un informācijas tehnoloģiju ministrijas atbalstu, ir demonstrējuši progresu laboratorijas pētījumos par jauna veida litija-metāla baterijām bez anoda . Baterijas sastāv no trim galvenajiem elementiem: anoda, elektroda, kas kalpo kā litija uzkrājējs; katoda, elektrods, caur kuru litijs nonāk no anoda izlādes laikā; un elektrolīts, vide, kas ļauj litija joniem pārvietoties starp tiem.
Šis progress akumulatoru jomā, kura īstenošana vēl ir tālu, ir interesanta zinātniska demonstrācija tam, uz ko spējīga baterija bez anoda, kas izgatavota no grafīta vai silīcija. Pētnieki sev uzdeva šādus jautājumus: „Vai elektromobilis varēs nobraukt no Seulas līdz Pusanai (vairāk nekā 800 kilometri) un atpakaļ ar vienu uzlādi? Vai autovadītāji varēs beigt uztraukties par baterijas veiktspēju pat ziemā?”
Atbilde slēpjas šajā bezanodā litija-metāla baterijā, kas sola nodrošināt gandrīz divreiz lielāku nobraukuma rezervi ar to pašu tilpumu . Lai to sasniegtu, tika palielināta arī baterijas enerģijas blīvums: tas sasniedz 1270 W·h/l, kas ir gandrīz divreiz vairāk nekā litija jonu baterijām, kuras pašlaik tiek izmantotas elektromobiļos un kuru blīvums ir 650 W·h/l.
Pilnībā izslēdzot tradicionālo anodu, šī revolucionārā baterija liek litija joniem, kas atrodas katodā, nogulsnēties tieši uz vara strāvas noņēmēju, kad tie pārvietojas. Pateicoties anoda neesamībai, pētnieki varēja atvēlēt vairāk iekšējās telpas enerģijas uzglabāšanai. Tomēr, kā jau minēts, litija metāla baterijas saskaras ar ievērojamām problēmām, kas saistītas ar dendrītu veidošanos.
Šīs smailās struktūras, kas var veidoties baterijas iekšienē, palielina īssavienojumu risku, kā arī var bojāt litija virsmu, ātri samazinot tā kalpošanas laiku. Lai risinātu šīs problēmas, Dienvidkorejas izstrādātāji apvienoja divas stratēģijas.
No vienas puses, pastāv „reversibls nesējs” — polimēra struktūra ar sudraba nanodaļiņām, kas ļauj litijam nogulsnēties sakārtoti un vienmērīgi. No otras puses, „speciāli izstrādāts elektrolīts” papildus palielina stabilitāti, izmantojot plānu, izturīgu aizsargslāni uz litija virsmas; kaut kas līdzīgs „pārsējam” uz ādas, kas ir paredzēts, lai novērstu dendrītu augšanu.
Pirmie laboratorijas rezultāti tika apstiprināti ne tikai uz maziem elementiem, bet arī uz akumulatoriem, kas ir līdzīgi elektromobiļiem, kas tos padara tuvākus reālajiem lietošanas apstākļiem. Šis akumulators parādīja stabilu darbību ar vidējo kulona efektivitāti (akumulatora galvenais rādītājs, kas parāda, cik labi tas saglabā uzlādi) 99,6%, saglabājot 81,9% no sākotnējās jaudas pēc 100 cikliem . Pēdējais rādītājs var šķist ne īpaši iespaidīgs, ņemot vērā, ka reālos apstākļos baterijas parasti saglabā 80% no savas jaudas pēc 1000-2000 cikliem, atšķirībā no zinātniskajiem laboratorijas lietojumiem.
„Šis darbs ir nozīmīgs solis uz priekšu, jo vienlaikus risina efektivitātes un kalpošanas ilguma problēmas bezanodu litija metāla baterijām. Mūsu pētījums parāda, ka, izstrādājot elektrolītu uz komerciāli pieejamu šķīdinātāju bāzes, var nodrošināt augstu litija jonu mobilitāti un stabilu fāžu robežu ,” saka pētnieki, kuri saskata lielu potenciālu, lai nākotnē samazinātu bateriju svaru un apjomu, kā arī palielinātu to komerciālo dzīvotspēju un ražošanas izmaksas.
