Η ανακάλυψη που αλλάζει τα δεδομένα στα ηλεκτρικά –Το υλικό Li1.75Ti2

Ερευνητές από το Ινστιτούτο Βιοενέργειας και Τεχνολογίας Qingdao (QIBEBT) στην Κίνα προχώρησαν σε μια σημαντική ανακάλυψη στον τομέα των μπαταριών, βελτιώνοντας σημαντικά την ενεργειακή πυκνότητα τους καθώς και τον κύκλο ζωής τους.

Έως και 20.000 κύκλοι φόρτισης

Σύμφωνα με την ανακοίνωση της επιστημονικής ομάδας, η έρευνα ανοίγει διάπλατα το δρόμο για επόμενη γενιά στις μπαταρίες υψηλής απόδοσης. Ως γνωστών, οι μπαταρίες  ιόντων λιθίου, που χρησιμοποιούνται κατά κόρον στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, είναι «ευαίσθητες» σε ακραίες θερμοκρασίες, ενώ εμφανίζουν και σχετικά σύντομους κύκλους ζωής. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι έτοιμες να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, αλλά αντιμετωπίζουν ένα εμπόδιο λόγω της φύσης της καθόδου τους.

Οι ερευνητές από το Qingdao χρησιμοποίησαν ετερογενή σύνθετα υλικά που περιέχουν πολλαπλά πρόσθετα, με τα πρόσθετα αυτά, να είναι ηλεκτροχημικά ανενεργά, αλλά να παίζουν σημαντικό ρόλο στη βελτίωση της αγωγιμότητας της καθόδου.

Ωστόσο, αυτά τα πρόσθετα είναι ασύμβατα με τις καθόδους οξειδίου σε στρώσεις, οι οποίες διαστέλλονται και συστέλλονται κατά τη λειτουργίας. Εξετάστηκαν όμως όλοι οι τρόποι αντιμετώπισης αυτού του ζητήματος και όπως αποδεικνύεται βρέθηκε η λύση σε μια στρατηγική ομογενοποίησης, η οποία χρησιμοποιεί ένα υλικό μηδενικής καταπόνησης, το Li1.75Ti2 (Ge0.25P0.75S3.8Se0.2), που αναφέρεται ως LTG0.25PSSe0.2.

Το υλικό έχει μικτή ιοντική και ηλεκτρονική αγωγιμότητα, διευκολύνοντας την αποτελεσματική μεταφορά φορτίου κατά τα στάδια φόρτισης και εκφόρτισης χωρίς ειδικά πρόσθετα στην κάθοδο.

«Η στρατηγική μας για την ομογενοποίηση των καθόδων αμφισβητεί τον συμβατικό σχεδιασμό ετερογενούς καθόδου», δήλωσε ο Cui Longfei, ερευνητής στην QIBEBT που συμμετείχε στην έρευνα για να προσθέσει «Με την εξάλειψη της ανάγκης για ανενεργά πρόσθετα, ενισχύουμε την ενεργειακή πυκνότητα και παρατείνουμε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας».

Για να αποδείξουν ότι το υλικό βελτιώνει την απόδοση των μπαταριών, οι ερευνητές διεξήγαγαν εκτεταμένες δοκιμές με χρήση ομογενούς καθόδου. Στην εργασία τους, η ομάδα διαπίστωσε ότι οι μπαταρίες τους είχαν ειδική χωρητικότητα 250 mAh ανά γραμμάριο, η οποία ήταν μεγαλύτερη κατά σχεδόν 100 mAh ανά γραμμάριο που παρατηρείται στις τυπικές μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Δείτε ακόμη: Τα 10+1 ηλεκτρικά με τη μεγαλύτερη μπαταρία στην Ελλάδα

Σε επίπεδο κυψέλης, η ομογενής κάθοδος εμφάνισε επίσης υψηλή ενεργειακή πυκνότητα 390 Wh ανά κιλό έναντι των 200 Wh ανά κιλό στις μπαταρίες ιόντων λιθίου, με την ανακοίνωση να προσθέτει ότι η κάθοδος είχε μια αλλαγή όγκου μόλις 1,2% στους 20.000 κύκλους φόρτισης σε συνθήκες θερμοκρασίας δωματίου.

Το πιο εντυπωσιακό όμως συμπέρασμα της έρευνας, είναι ότι η εν λόγω τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε όλους σχεδόν τους τύπους μπαταριών, όπως στις ιόντων λιθίου, στις λιθίου-θείου, στις ιόντων νατρίου καθώς και στις κυψέλες καυσίμου.