Kínai kutatók figyelemre méltó előrelépést tettek a hosszabb élettartamú és biztonságosabb szilárdtest-akkumulátorok fejlesztésében.
A kínai tudósok a közelmúltban jelentős előrelépéseket tettek a szilárdtest-akkumulátorok kritikus akadályainak leküzdésében, teljesítményüket új magasságokba emelve.
A szilárdtest-akkumulátorok, amelyeket a lítium-akkumulátorok következő lépcsőfokaként tartanak számon, rendkívüli lehetőségeket kínálnak az elektromos járművek és az alacsony magasságú repülés világában. Korábban egy 100 kilogrammos akkumulátor körülbelül 500 kilométeres távolságot tudott megtenni egy járművel, de a legfrissebb fejlesztések révén ez a hatótávolság akár 1000 kilométer fölé is nőhet.
Az akkumulátorok lelke a lítiumionok, amelyek olyan szerepet játszanak, mint egy futár, aki elektronokat szállít a pozitív és negatív elektródák között. A szilárd elektrolit pedig az a közeg, amelyen keresztül ezek az ionok mozognak, biztosítva a hatékony energiaátvitelt.
A klasszikus szilárdtest-akkumulátorokban a szulfid alapú elektrolitok keménysége és a lítiumfém elektródák lágy volta között feszültség áll fenn. Amikor ezek az anyagok összeérnek, az egyenetlen érintkezés miatt megnövekedett ellenállás lép fel, ami gátolja az ionok szabad mozgását és ezzel együtt csökkenti az akkumulátor hatékonyságát. Ez a jelenség már régóta komoly akadályt jelent a kereskedelmi forgalomba hozatal számára.
A probléma orvoslására kínai kutatók kreatív megoldásokat dolgoztak ki, amelyek zökkenőmentesen áthidalják a kemény és puha anyagok közötti különbségeket, így lehetővé téve a folyamatos ionáramlást és javítva a teljesítményt.
A Kínai Tudományos Akadémia (CAS) Fizikai Intézetének egyik innovatív megoldása jódionok alkalmazására épül, amelyeket különleges "ragasztóként" használnak. A folyamat során ezek az ionok az elektróda és az elektrolit közötti felületre áramlanak, ahol vonzzák a lítiumionokat, hogy betöltsék a mikroszkopikus réseket és pórusokat.
Az önjavító mechanizmus egy rendkívül jól összekapcsolt felületet alakít ki, amely hatékonyan segít leküzdeni a szilárdtest-akkumulátorok gyakorlati felhasználásának egyik legnehezebb kihívását.
A Kínai Tudományos Akadémia Fémkutató Intézetének kutatói forradalmi "rugalmas átalakuláson" mentek keresztül az elektrolitok terén. Innovatív polimerekből készült vázszerkezetet fejlesztettek ki, amely lehetővé tette számukra, hogy olyan akkumulátort alkossanak, amely még 20 000 hajlítás vagy csavarás után is hibátlanul működik. Ez a felfedezés új lehetőségeket nyithat meg az energiatárolás jövőjében.
Ez a kialakítás nemcsak kivételes tartósságot biztosít, hanem speciális kémiai adalékokat is tartalmaz a rugalmas vázszerkezetben - amelyek egy része a lítium-ionok szállítását gyorsítja, más része pedig további ionokat köt meg -, ezáltal 86 százalékkal növelve az energiatároló kapacitást.
Egy másik fejlesztés keretében a Tsinghua Egyetem csapata bevezette a fluorral történő megerősítési technikát. A fluorozott poliéter anyagokkal módosították az elektrolitot, kihasználva a fluor magas feszültségállóságát, hogy védőréteget képezzenek az elektróda felületén. Ez a fluoridban gazdag pajzs megakadályozza, hogy az elektrolit magas feszültség hatására lebomoljon.
Az így kifejlesztett technológiával készült akkumulátorok alapos biztonsági vizsgálatokon mentek keresztül, többek között szögbehatolás és 120 Celsius-fokos hőmérsékletnek való kitettség tesztjein. Ezek a tesztek megerősítik, hogy a termékek nem gyulladnak meg és nem robbannak fel, garantálva ezzel a kiemelkedő teljesítményt és a megbízhatóságot.
