SpravodajstvoVeda a výskum

Praktické solid-state batérie by mohli sprístupniť elektromobily každému: Vedci prišli na to, ako ich vyrobiť

Autori štúdie objavili jednoduchú zmenu, ktorá výrazne vylepší výkon pevných solid-state batérií na niekoľkých frontoch.

“Pevné” solid-state batérie používajú namiesto horľavej tekutiny pevný elektrolyt a elektródy. Tento typ batérii sa považuje za kľúčový, ak chceme elektromobily urobiť praktickejšími. V rámci nového výskumu vedci z laboratória Oak Ridge National Laboratory zistili, že len malá úprava môže výrazne zvýšiť ich výkon.

Keď sa batéria nabíja, ióny sa pohybujú medzi elektródami cez elektrolyt, ktorý sa nachádza medzi nimi. Pri tradičnej výrobe solid-state batérii môžu vzniknúť drobné vzduchové bublinky brániace iónom v presúvaní sa medzi elektródami. Autori výskumu zistili, že nová metóda pre stláčanie pevného elektrolytu môže vzduchové bublinky odstrániť a tým nabiť batériu až dvojnásobne rýchlejšie.

Odoberajte Vosveteit.sk cez Telegram a prihláste sa k odberu správ

Nová metóda je v podstate zahriatie lisu po nanesení elektrolytu a nechanie elektrolytu vychladnúť pod tlakom. Vznikne materiál, ktorý je tisíckrát vodivejší ako materiál, ktorý týmto procesom neprejde. Autori štúdie vysvetľujú, že nemuseli zmeniť nič, len spôsob ako materiál vyrábajú. Ide o jednoduchú zmenu, ktorá ale výrazne ovplyvní výkon batérie viacerými spôsobmi.

„Pozorovali sme že materiál spracovaný nahriatím lisu vykazoval až tisíckrát vodivejší materiál ako konvenčne spracovaný pevný elektrolyt pri izbovej teplote. Lepšie vlastnosti môžu vychádzať z vytvorenia hustejšej vrstvy, zmien v hranici zŕn a iných štrukturálnych zmien. Je dokázané, že antiperovskity prechádzajú zmenou skupenstva pri teplotách okolo 50 stupňov Celzia,“ píšu autori štúdie.

Takáto zmena môže zvýšiť mobilitu iónov a znížiť migráciu energie. Autori štúdie ďalej vysvetľujú, že hoci má tento materiál pozoruhodné vlastnosti, optimalizáciou objaveného procesu by ich mohli ešte zlepšiť. Nateraz však majú v rukách metódu, ktorá im umožňuje dosiahnuť vysokú dávku kontroly nad tým, ako sa budú vytvárať v pevnom elektrolyte takzvané zrná. V rámci štúdie sa im podarilo vytvoriť materiál bez pórov, ktorý mal oproti bežným spôsobom vyrábanom materiáli oveľa lepšiu vodivosť.

Zlepšenie vlastností solid-state batérií

Ako sme už spomenuli, autori sú sebavedomí v tom, že dokážu ešte zlepšiť vlastnosti solid-state batérie. Navrhujú ešte ďalšiu metódu izostatického lisovania, ktorá by mohla priniesť najmenej rovnaké, ale možno aj lepšie výsledky. Zároveň naznačujú, že tento proces umožní škálovanie materiálu. To by mohlo vydláždiť cestu k priemyselnej výrobe podobných solid-state batérií s možnosťou vysokej kontroly nad mikroštruktúrami, ktoré sú mimoriadne dôležité pre správnu funkčnosť pevných elektrolytov.

„Vývoj tenkých, hustých a bezchybných pevných elektrolytových filmov je kľúčom pre dosiahnutie praktických a komerčne vhodných solid-state batérií. V našej práci sme preto ponúkli jednu možnú cestu k výrobe materiálu, ktorý sa vyznačuje vyžadovanými vlastnosťami,“ píšu autori štúdie.

Štúdia vedcov dokazuje, že výroba prakticky uplatniteľných solid-state batérií nepredstavuje až tak zložitý problém, ako sa predpokladalo. V práci demonštrovali postupy, ktoré by mohli viesť k výkonnejším pevným batériám, potrebným k praktickejším elektromobilom.

Prihláste sa k odberu správ z Vosveteit.sk cez Google správy
Tagy
Zobraziť komentáre
Close
Close