Oamenii de știință au descoperit ingredientul secret care poate crește autonomia vehiculelor electrice
Tehnologia bateriilor a fost „vedeta” de la ediția Consumer Electronics Show (CES) din acest an, iar vehiculele electrice sunt domeniul în care noile inovații sunt cel mai intens aplicate.
Vehiculele electrice de astăzi pot rula în jur de 700 de kilometri cu o singură încărcare, astfel că cercetătorii încearcă să ajungă la o autonomie de 1.000 de kilometri cu o singură încărcare a bateriei. Oamenii de știință explorează de zor utilizarea de silicon, cunoscut pentru capacitățile mari de stocare. Cu toate acestea, în ciuda potențialului său, mai avem mult timp de așteptat până când siliconul va ajunge să fie folosit la nivel practic.
Acum, o echipă susține că a dezvoltat un sistem de baterii Li-ion de înaltă energie și densitate cu ajutorul microparticulelor de silicon și electroliților de polimer. Studiul echipei a fost publicat în jurnalul Advanced Science.
Microparticulele de silicon sunt deosebit de practice
Folosirea de silicon ca material pentru baterii prezintă și câteva provocări. Siliconul se extinde de peste trei ori în timpul încărcării și apoi se contractă la dimensiunea originală în timp ce se descarcă, astfel că există un impact semnificativ asupra eficienței bateriei. Folosirea de nanoparticule de silicon a ajutat parțial spre rezolvarea problemei, dar procesul sofisticat de producție este complex și extrem de scump, astfel că bugetul devine o altă provocare.
Prin comparație, microparticulele de silicon sunt deosebit de practice atunci când vine vorba despre costuri și densitatea energiei. Totuși, problema expansiunii particulelor mai mari de silicon ia amploare în timpul operațiunilor bateriei, astfel că apar limitări asupra folosirii siliconului ca material anodic, potrivit SciTechDaily.
Un sistem de baterie economic și stabil bazat pe silicon
Astfel, echipa a aplicat electroliți de polimer pentru a dezvolta un sistem de baterie economic și stabil bazat pe silicon. Electroliții din bateria litiu-ion sunt o componentă esențială care permite deplasarea ionilor între catod și anod. Spre deosebire de electroliții lichizi convenționali, electroliții cu gel există în stare solidă sau stare gelatinoasă, fiind caracterizați printr-o structură elastică de polimer ce are o stabilitate mai bună decât omologii lor în stare lichidă.
Cercetătorii au folosit un laser cu electroni pentru a forma legături între particulele de microsilicon și electroliții cu gel. Aceste legături ajută la dispersarea stresului intern cauzat de expansiunea volumului în timpul operațiunilor bateriei litiu-ion, fapt ce atenuează schimbările din volumul microsiliconului și îmbunătățește stabilitatea structurală.
„Am folosit un anod din microsilicon și totuși am avut o baterie stabilă”
Rezultatul a fost cu adevărat remarcabil. Bateria a avut o performanță stabilă chiar și cu microparticule de silicon, care erau de 100 de ori mai mari decât cele folosite în anozii de nanosilicon tradiționali. Mai mult, sistemul de electroliți silicon-gel a prezentat o conductivitate de ioni similară cu bateriile convenționale pe electroliți lichizi, cu o îmbunătățire de aproximativ 40% în densitatea energiei. În plus, sistemul dezvoltat este produs printr-un proces simplu și gata de aplicare imediată.
„Am folosit un anod din microsilicon și totuși am avut o baterie stabilă. Această cercetare ne aduce mai aproape de un sistem real de baterie litiu-ion cu densitate înaltă de energie”, a precizat profesorul Soojin Park, parte din echipa care a anunțat reușita.
Vă mai recomandăm să citiți și:
Rowan Atkinson, actorul cunoscut drept Mr. Bean, acuzat că „a stricat” reputația mașinilor electrice
Tesla recheamă în service peste 1,6 milioane de mașini electrice din China
O companie este pe cale să depășească Tesla și să devină cel mai mare producător de mașini electrice
Un nou studiu arată că vehiculele electrice sunt conduse mai puțin decât cele pe benzină