Adio baterii care iau foc? Un nou material ar putea înlocui litiul lichid pentru totdeauna

Oamenii de știință au creat recent un material solid care să înlocuiască lichidul din interiorul bateriilor litiu-ion, permițând în același timp încărcarea rapidă, scrie Earth.com.

Cercetările au fost conduse de dr. Guopeng Han de la Universitatea din Liverpool.

Aici, dr. Han și colaboratorii săi creează conductori solizi pe care îi testează în celule de baterii în condiții reale, în căutarea unor modalități mai sigure de a stoca energia.

Majoritatea bateriilor litiu-ion se bazează pe solvenți inflamabili in care este dizolvată o sare de litiu.

Degradarea lor poate declanșa o reacție în lanț de autoîncălzire și, în cele din urmă, distrugerea celulelor.

Electroliții solizi elimină inconvenientul, dar trebuie să răspundă unor rigori ridicate de conductivitate ionică, pentru a evita încetinirea încărcării sau risipa de energie.

Cererea de baterii mai sigure și cu capacitate mai mare crește, pe măsură ce se dezvoltă piața automobilelor electrice și cresc nevoile de stocare în rețea.

Bateriile viitorului și conductivitate ionică

Cercetătorii sunt preocupați conductivitatea ionică, procesul prin care ionii se mișcă printr-un material.

Un flux lent de ioni înseamnă o creștere a rezistenței și a căldurii generate prin efectul termic al curentului electric.

Într-un solid, ionii de litiu "sar" între micile "buzunare" din cristal, iar fiecare salt necesită ruperea și formarea de legături locale slabe.

Echipa dr. Han a amestecat anioni de sulf și iod într-un cristal. Anionii sunt ioni cu încărcătură electrică negativă.

Ei au fost folosiți pentru a construi noi căi de deplasare a litiului, în locul repetiției traseelor de salt.

În loc să urmărească o simetrie perfectă, experimentul a pus în evidență varietatea, fiind înregistrare multe salturi de energie redusă ale ionilor prin întregul cristal.

"Am realizat un material care în mod normal nu ar fi considerat un potențial conductor ionic interesant", a explicat dr. John Claridge, chimist în cadrul proiectului.

După cristalele din fazele timpurii ale studiului, echipa de cercetători a realizat piese ceramice dense, astfel încât testele ulterioare să poată urmări mișcarea ionilor de litiu în timpul funcționării unei celule de baterie.

Examinarea la sincrotronul cu raze X a dezvăluit modul în care pozițiile ionilor de litiu se umpleau și se goleau în funcție de temperatură, ca indicator al mobilității în interiorul unui cadru cristalin rigid.

Alte teste au probat faptul că solidul transportă ioni, dar blochează electronii, reducând astfel riscul unor scurtcircuite interne periculoase.