Nova skalabilna metoda poboljšanja baterija

Znanstvenici iz Nacionalnog laboratorija Oak Ridge (ORNL) Ministarstva energetike SAD-a, razvili su skalabilnu, jeftinu metodu za poboljšanje spajanja materijala u solid-state baterijama, rješavajući jedan od velikih izazova u komercijalnom razvoju sigurnih, dugovječnih sustava za pohranu energije.

Solid-state baterije uključuju sigurniju arhitekturu brzog punjenja koja sadrži čvrsti elektrolit u odnosu na tekuće elektrolite u današnjim litij-ionskim baterijama. Uspješan poluprovodnički komercijalni baterijski sustav mogao bi osigurati barem dva puta veću gustoću energije od litij-ionskih baterija uz mnogo manju veličinu. Sustav bi primjerice mogao omogućiti znatno povećane dometeelektričnih vozila.

Jedan od izazova u proizvodnji solid-state baterija je da se materijali pravilno spoje i ostanu stabilni tijekom ponovljenih ciklusa punjenja i pražnjenja. Znanstvenici su se do sada fokusirali na primjenu visokih pritisaka i drugih metoda, ali taj proces može dovesti do kratkog spoja i trebao bi se povremeno ponovno primjenjivati ​​kako bi se produžio vijek trajanja baterije korištenjem skupe naknadne dorade.

Elektrokemijski impuls koji su koristili istraživači ORNL-a eliminira praznine koje nastaju pri spajanju slojeva litij metalnog anodnog materijala s čvrstim elektrolitnim materijalom, u ovom slučaju keramičkim granatnim elektrolitom LALZO. Primjena kratkih, visokonaponskih impulsa dovela je do povećanog kontakta na sučelju materijala, a da nije rezultirala štetnim učincima, kao što je detaljno opisano u znanstvenom radu u časopisu ACS Energy Letters.

Nedestruktivna, jeftina pulsirajuća metoda rezultira lokalnom strujom koja stvara toplinu koja okružuje šupljine obložene metalom litijem i uzrokuje njihovo raspršivanje.

Tim je ponovio eksperimente i naprednu karakterizaciju materijala, što je pokazalo da se komponente baterije nisu degradirale nakon primjene pulsirajuće metode. Ovaj pristup mogao bi se skalirati kako bi se omogućilo "osvježavanje" solid-state baterije vraćanjem na gotovo izvorni kapacitet.