Nowa technologia MIT zapewni wydajniejsze baterie

Inżynierowie z MIT opracowali nowy typ elektrody, dzięki której będzie można produkować mocniejsze baterie. Inżynierowie pracują teraz nad dopracowaniem technologii.

Z roku na rok rośnie liczba urządzeń, do których pracy potrzebne są baterie. Tymczasem od wielu lat nie było żadnego przełomu na polu akumulatorów i musimy ciągle używać słabych baterii o długim czasie ładowania. Być może dzięki inżynierom z MIT wkrótce się to zmieni, gdyż udało im się dokonać na tym polu sporego przełomu. Stworzyli bowiem całkowicie nową anodę, która wykorzystuje czysty lit. W ten sposób znacznie wzrosła gęstość energii, a więc bateria może przechowywać więcej energii, a tym samym zapewnić dłuższy czas pracy.

Celem naukowców od lat jest opracowanie rozwiązań pozwalających na porzucenie ciekłego elektrolitu, stosowanego zwykle w bateriach. Uważają bowiem, że baterie ze stałym elektrolitem są znacznie bezpieczniejsze od ciekłych, gdyż ich konstrukcja jest mniej podatna na eksplozje.

Mocniejsze baterie dzięki nowej elektrodzie

Baterie ze stałym elektrolitem mają jednak pewną wadę. Otóż podczas ładowania atomy gromadzą się w licie. Powoduje to, jego rozszerzanie się podczas ładowania i kurczenie w czasie oddawania ładunku. Powtarzająca się zmiana kształtu akumulatora utrudnia utrzymanie stałego kontaktu i powoduje pękanie elektrolitu.

Kolejnym problemem jest to, że żaden z proponowanych stałych elektrolitów, nie jest tak naprawdę chemicznie stabilny w kontakcie z litem. To powoduje, że z biegiem czasu ulega degradacji.. Inżynierowie MIT rozwiązali jednak ten problem, wykorzystując dwie dodatkowe klasy ciał stałych, zwane MIEC (mieszane przewodniki jonowo-elektronowe) oraz ELI (izolatory elektronowe i litowe). Obie zachowują w kontakcie z litem chemiczną stabilność.

Rozwiązano też kwestię rozszerzania się elektrod. Ułożono heksagonalne rurki MIEC w konstrukcję o kształcie plastra miodu, tworząc w ten sposób elektrodę. Rurki mają dodatkową przestrzeń w każdej z nich, więc, gdy lit rozszerza się podczas ładowania, jest ona wypełniana. Dzięki temu uwalniane jest ciśnienie. Test potwierdził użyteczność nowego rozwiązania. Stworzony prototyp poddano bowiem 100 cyklom ładowania i rozładowania, bez żadnych widocznych pęknięć stałego elektrolitu.

Na razie jest to jedynie koncept służący do testów laboratoryjnych, jednak technologia już teraz jest bardzo obiecująca. Jej kluczową zaletą jest to, iż masa elektrod wynosi jedynie 25 procent masy elektrod stosowanych w standardowych bateriach. Dzięki temu możliwe jest znaczne obniżenie ciężaru przyszłych baterii. Z nowym akumulatorem będziemy więc mogli ładować telefon raz na trzy dni, bez konieczności zwiększania jego rozmiarów lub masy.

Oczywiście jak to zwykle w przypadku takich wynalazków bywa, na komercjalizację technologii będziemy musieli trochę poczekać.

Źródło