Znanstveniki s hibridnim elektrolitom rešujejo večni problem baterij

Raziskovalna ekipa z Inštituta za kemijsko fiziko v Dalianu (DICP), ki deluje pod okriljem Kitajske akademije znanosti (CAS), je predstavila novost, ki bi lahko premaknila meje na področju razvoja baterij. Ustvarili so namreč nov organsko-anorganski kompozitni elektrolit, s katerim bodo poskušali odpraviti eno največjih pomanjkljivosti baterij s trdnim elektrolitom, in sicer slab stik na meji med elektrolitom in elektrodo. Ta težava namreč upočasnjuje gibanje litijevih ionov, zmanjšuje splošni izkoristek in opazno skrajšuje življenjsko dobo celotnega sistema.

Da bi rešili to oviro, so raziskovalci uporabili litijev oksiklorid, s katerim so znotraj polimerne strukture sprožili proces kemične rekonstrukcije. S tem so ustvarili močnejše kemične vezi med organskimi in anorganskimi komponentami. Rezultat je material, ki združuje mehansko prožnost polimerov z visoko ionsko prevodnostjo in stabilnostjo, ki je običajno značilna le za anorganske trdne elektrolite.

Laboratorijski testi so pokazali spodbudne tehnične lastnosti. Elektrolit je dosegel odlično ionsko prevodnost pri sobni temperaturi ter visoko prenosno število litijevih ionov, kar pomeni, da večina prenosa naboja poteka brez nezaželenih stranskih reakcij. Prav tako je material pokazal visoko elektrokemično stabilnost nad 4,78 volta in močno mehansko stabilnost. Zato ne preseneča, da so testne baterijske celice tipa NCA (nikelj-kobalt-aluminij) z novim elektrolitom so pri hitrosti polnjenja 1C po 350 ciklih ohranile 84,2 % kapacitete, simetrične celice pa so stabilno delovale več kot 2.500 ur.

Čeprav so trdne baterije deležne ogromnega zanimanja, saj namesto vnetljivih tekočin uporabljajo trdne snovi in obljubljajo večjo varnost ter višjo energijsko gostoto, pa je treba ostati nekoliko skeptičen. Gre namreč za čisto laboratorijsko demonstracijo. Prenos iz nadzorovanega okolja v masovno proizvodnjo namreč še vedno ostaja izjemno zapleten in finančno potraten izziv.

Medtem ko nekateri kitajski proizvajalci avtomobilov, kot je Dongfeng, napovedujejo začetek masovne proizvodnje trdnih baterij že za leto 2026, so vodilni akterji v industriji, kot je podjetje CATL, precej bolj previdni. Ti ocenjujejo, da obsežne komercializacije zaradi zahtevnih inženirskih in proizvodnih ovir ni pričakovati pred letom 2030. Znanstveno delo inštituta DICP, ki je bilo objavljeno v strokovni reviji Journal of Colloid and Interface Science, te časovnice po vsej verjetnosti ne bo takoj spremenilo, vsekakor pa ponuja zanimivo tehnološko usmeritev v tekmi za baterije prihodnosti.