elektrotechnik AUTOMATYK
Reklama
Reklama

Prototypowa wersja baterii półprzewodnikowych

MIT
Reklama
Reklama

Jedną z wielu potencjalnych ścieżek, które mogą doprowadzić nas do lepszego magazynowania energii nowej generacji dla smartfonów, laptopów i pojazdów elektrycznych, jest zastosowanie elektrolitu w stanie stałym zamiast ciekłych elektrolitów stosowanych w dzisiejszych bateriach litowych.

Zespół badawczy z uniwersytetu Massachusetts Institute of Technology opracował prototypową wersję tego typu baterii półprzewodnikowych, pokonujących niektóre z kluczowych blokad w tej dziedzinie, demonstrując stabilne przechowywanie o dużej pojemności dzięki zastosowaniu nowatorskiego, samonaprawiającego się materiału.

Współczesne akumulatory litowo-jonowe

Reklama

W dzisiejszych akumulatorach litowo-jonowych ciekły elektrolit przenosi jony litu tam i z powrotem, między parą elektrod – wtedy, gdy akumulator jest ładowany i rozładowywany. Jeśli elektrolit zostanie wykonany z materiałów stałych, może to zwiększyć bezpieczeństwo akumulatorów i umożliwić znacznie większą gęstość energii – aż do tego stopnia, że ​​eksperymentalne wersje tych ogniw okazały się zdolne do magazynowania około dwukrotnie większej energii niż obecne roztwory litowo-jonowe.

Jest jednak pewien problem. Małe, przypominające macki, formacje – nazywane dendrytami, mają tendencję do narastania na powierzchni jednej z elektrod podczas cykli baterii. Te drobne igły mogą następnie spowodować zwarcie i awarię baterii, a nawet jej zapalenie się. Środkiem zaradczym w tym przypadku może być opracowanie, a następnie wdrożenie projektu półprzewodnikowego, który ominąłby ten problem.

Półstała elektroda metalowa

Naukowcy już opracowali półstałą elektrodę metalową wykonaną ze stopów sodu i potasu, którą porównują do materiału używanego przez dentystów do wypełniania ubytków – mocnego, ale zdolnego do płynięcia i formowania. Taki materiał ma odpowiednią ilość materiału oddawanego – gdy styka się ze stałym elektrolitem, unika tworzenia drobnych pęknięć, które normalnie pojawiłyby się w całkowicie stałych, ale bardziej kruchych materiałach elektrodowych, a później z pewnością doprowadziłyby do utworzenia się dendrytów.

Reklama

Gdy akumulator jest łądowany, temperatury robocze utrzymują materiał w odpowiedniej fazie półstałej, aby przyjąć wysokie prądy – około 20 razy większe niż w przypadku litu. To rozwiązuje kolejną wadę dotychczasowych baterii półprzewodnikowych, które nie pozwoliły gęstości prądu umożliwiające ładowanie z praktyczną prędkością, przynajmniej nie bez tworzenia dendrytów.

W innym projekcie udało się zintegrować cienką warstwę ciekłego stopu sodowo-potasowego z akumulatorem, umieszczając go pomiędzy stałą elektrodą a stałym elektrolitem. To również zapobiegło  tworzeniu się dendrytów, a tym samym otworzyło kolejną drogę do eksploracji.

Źródło: New Atlas

Reklama

O Autorze

Czasopismo elektrotechnik AUTOMATYK jest pismem skierowanym do osób zainteresowanych tematyką z zakresu elektrotechniki oraz automatyki przemysłowej. Redakcja online czasopisma porusza na stronie internetowej tematy związane z tymi obszarami – publikuje artykuły techniczne, nowości produktowe, a także inne ciekawe informacje mniej lub bardziej nawiązujące do wspomnianych obszarów.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama