Aleksandar Božović
Baterije sa čvrstim elektrolitom godinama se najavljuju kao velika prekretnica za električne automobile, ali još nisu stigle do masovne primene u vozilima koja kupci zaista mogu da kupe. Novo istraživanje MIT-a i Tehničkog univerziteta u Minhenu objašnjava jedan od razloga zašto njihov razvoj ide tako sporo.
Glavni problem su dendriti, sitni metalni šiljci litijuma koji mogu da rastu unutar baterije. Kada se prošire kroz ćeliju, mogu da izazovu kratak spoj i oštećenje, što je jedna od najvećih prepreka za pouzdan rad baterija sa čvrstim elektrolitom.
Kod ovih baterija tečni elektrolit zamenjen je čvrstim materijalom, koji omogućava kretanje jona između anode i katode. Teorijski, takav dizajn može da donese veći domet, brže punjenje i manji rizik od požara u odnosu na klasične litijum-jonske baterije.
Baterije sa čvrstim elektrolitom muče litijumski dendriti u unutrašnjosti ćelije
Istraživači su sada pažnju usmerili na strukturu samog čvrstog elektrolita. On se sastoji od velikog broja mikroskopskih zrna, a svako od njih odvojeno je granicom zrna. Upravo te granice, prema novom radu, imaju skrivenu električnu neravnotežu.
Ta neravnoteža otežava kretanje litijumskih jona kroz bateriju i omogućava nakupljanje elektrona na granicama zrna. Takvi uslovi podstiču nastanak dendrita, koji zatim mogu da probiju elektrolit i izazovu kvar.
Tim je proučavao čvrsti elektrolit pod nazivom litijum-lantan-cirkonat. Uz pomoć AI alata i specijalizovanih metoda mapirali su kako struja prolazi preko granica zrna i gde nastaju problemi.
Kada su razumeli uzrok neravnoteže, promenili su način obrade elektrolita kako bi smanjili oštećenja i omogućili slobodnije kretanje jona litijuma. Time je smanjena mogućnost stvaranja dendrita, ali i gubitak energije u ćeliji.
Rezultat je bio značajan. Istraživači navode da je gustina energije bila 300 odsto veća u odnosu na osnovni uzorak. To znači da takva baterija može brže da se puni i prazni od klasičnih čvrstih rešenja, uz potencijalno duži radni vek.
Ipak, reč je o laboratorijskom eksperimentu, a ne o gotovoj bateriji spremnoj za automobile. Proizvođači još moraju da reše cenu, masovnu proizvodnju i kontrolu kvaliteta bez defekata. Ipak, ovo istraživanje daje važan trag. Ako se problem granica zrna zaista može kontrolisati, baterije sa čvrstim elektrolitom mogle bi da se približe trenutku kada više neće biti samo obećanje, već praktična tehnologija za električna vozila, prenosi MSN.
Kahm, samo jedan?