O echipă de cercetători din Japonia a dezvoltat o baterie litiu-ion (LIB) semi-solidă, non-inflamabilă, care depășește limitele bateriilor tradiționale. Proiectul, realizat de oamenii de știință de la Universitatea Doshisha și TDK Corporation, combină electrolitul lichid și cel solid pentru a spori siguranța și durabilitatea, oferind în același timp o densitate energetică ridicată.
O soluție echilibrată pentru viitorul bateriilor
Una dintre principalele provocări ale bateriilor litiu-ion este reducerea performanței ciclului și a siguranței pe măsură ce densitatea energetică crește. Noua tehnologie oferă o soluție echilibrată, demonstrând un potențial semnificativ pentru utilizarea comercială pe termen scurt.
„Performanța îmbunătățită în siguranță și în procesele de încărcare/descărcare arată fezabilitatea bateriilor semi-solide ca tehnologie a viitorului apropiat,” se menționează în abstractul studiului publicat de echipă.
Designul inovator al bateriei
Noua baterie include un electrod negativ din siliciu (Si) și un electrod pozitiv LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811), ambele considerate materiale de generație următoare pentru bateriile litiu-ion. Acestea sunt separate de o foaie ceramică de sticlă conducătoare de litiu (LICGCTM) produsă de OHARA.
Pentru a îmbunătăți compatibilitatea și performanța, cercetătorii au creat soluții electrolitice aproape saturate și non-inflamabile pentru fiecare electrod. Printre compușii folosiți se numără:
- Tris (2,2,2-trifluorometil) fosfat,
- Carbonatul de metil 2,2,2-trifluorometil,
Aceste substanțe sunt compatibile cu interfața electrolitică solidă și cu electrozii, îmbunătățind astfel performanța generală.
Performanțe remarcabile
Testele efectuate pe celulele semi-solide de tip pouch (capacitate de 30 mAh) au demonstrat:
- Performanță electrochimică excepțională,
- Stabilitate termică ridicată,
- Conductivitate ionică optimă.
La temperaturi ridicate de aproximativ 150 °C, structura Si-LICGC-NCM811, împreună cu soluțiile electrolitice, a prezentat o stabilitate termică îmbunătățită și o generare minimă de căldură din reacțiile secundare.
Testele, care au inclus calorimetria cu rată accelerată (ARC), experimente de încărcare-descărcare și spectroscopie de impedanță electrochimică, au evidențiat capacitatea mare de încărcare/descărcare, performanța ciclică puternică și schimbarea minimă a rezistenței interne.
Impactul asupra industriei
Această inovație are implicații semnificative pentru:
- Vehicule electrice: Promite creșterea autonomiei și siguranței.
- Dronelor: Îmbunătățește performanța și durata de utilizare.
- Electrocasnice fără fir: Crește eficiența și siguranța.
Conform cercetătorilor, această tehnologie poate stimula atât dezvoltarea durabilă, cât și creșterea economică.
