Klasyczne akumulatory litowo-jonowe mają w swojej strukturze ciekły elektrolit, w którym transportowane są jony. Jednakże taki typ akumulatora sprawia, że może on się łatwo przegrzać, zapalić lub wybuchnąć. Oczywiście nie dzieje się to często, ale można tego uniknąć. Alternatywą są akumulatory metalowe ze stałym elektrolitem. Te prezentują o wiele większą stabilność i są bezpieczniejsze w użytkowaniu.
Czytaj też: Porażka Chin. Przełomową baterię na słońce wyprodukował ktoś inny
Jednakże nic nie jest idealne. Stały elektrolit sprawia, że istnieje większe ryzyko pojawia się dendrytów na powierzchni elektrod. Są to drzewkowate struktury, które obniżają wydajność działania akumulatora i niszczą elektrody. Naukowcy z McKelvey School of Engineering na Washington University w St. Louis (USA) opublikowali na łamach czasopisma ACS Energy Letters artykuł, który obnaża podobieństwo ciekłych i stałych elektrolitów w akumulatorach, o którym wcześniej nie wiedzieliśmy.
Baterie ze stałym elektrolitem są podobne do tych z ciekłym nośnikiem jonów
Badacze skupili się na parametrze krytycznej gęstości prądu (critical current density, CCD), który określa granicę dla pojawiania się dendrytów. Okazuje się, że wskaźnik ten jest dość niespójnie określany dla tego typu baterii. Postanowiono przeprowadzić eksperyment, w którym standardową pastylkę takiego elektrolitu metalicznego pocięto na kilkaset ultra cienkich fragmentów. Następnie zastosowanie nietypowe metody elektroanalityczne, aby poznać zachowanie elektrolitu w takiej formie. Odkryto zaskakującą zależność.
Jak informują uczeni, parametr CCD jest ściśle związany z grubością stałego elektrolitu. Analogicznie dzieje się w przypadku ciekłych nośników jonów, gdzie prąd graniczny także zależy od grubości. Jest to niespodziewane podobieństwo tych zależności.
Czytaj też: Naukowcy chcą, żebyśmy jedli baterie. To nie żart – jadalny akumulator istnieje naprawdę
Odkrycie może ułatwić wiele przyszłych badań na akumulatorami metalicznymi, ponieważ niektóre cechy elektrochemiczne będzie można porównywać z drugim typem baterii z ciekłym elektrolitem. Szanse na komercjalizację nowej generacji akumulatorów wzrosły, ale nadal jest za wcześnie, by otwierać szampana. Baterie ze stałymi nośnikami jonów wymagają jeszcze wiele pracy w opanowaniu pojawiania się dendrytów.
