Jeden z pomysłów zakłada zastępowanie anod grafitowych przy pomocy litowo-metalowych. Projektowane w ten sposób baterie powinny cechować się wyższą gęstością energii, choć jednocześnie nie dało się nie zauważyć problemów w postaci obniżonej stabilności oraz podatności na reagowanie z elektrolitem. W konsekwencji takie akumulatory okazują się niezadowalająco żywotne.
Czytaj też: Trwałe akumulatory tuż za rogiem. Ta nowatorska konstrukcja deklasuje baterie litowo-jonowe
Szczegółowe ustalenia chińskich inżynierów, którzy zwrócili uwagę na SEI, czyli tzw. interfazę między ciałem stałym a elektrolitem. Takowa mogłaby w teorii ograniczać reakcje uboczne mające negatywny wpływ na długość życia baterii. Zdaniem azjatyckich badaczy kluczem do sukcesu może być ASEI – sztuczna stała interfaza elektrolitu. Z jej udziałem można ograniczyć negatywny wpływ na anodę litowo-metalową. Gdyby tak się stało, można byłoby realnie myśleć o produkowaniu akumulatorów stosowanych w elektrycznych pojazdach czy do magazynowania zasobów dostarczanych z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii.
Szczegóły na temat ostatnich ustaleń zostały zaprezentowane na łamach Energy Materials and Devices. Interfaza typu ciało stałe-elektrolit zazwyczaj powstaje na powierzchni litu w czasie pracy baterii. Poza tym tworzą się dendryty, czyli szkodliwe mikrostruktury, potęgujące ryzyko uszkodzenia akumulatorów oraz negatywnie wpływające na ich żywotność. Jako że oba te problemy dotyczą baterii litowo-metalowych, to naukowcy szukają sposobów na ich zwalczenie. W toku prowadzonych analiz uznali, że potrzebne będzie ujednolicenie dystrybucji jonów litu.
Akumulatory litowo-jonowe były przez długie lata kluczowym wariantem, ale ostatnio naukowcy skupiają więcej uwagi na alternatywnych rozwiązaniach
Zdaniem naukowców taki zabieg powinien przełożyć się na ograniczenie powstawania dendrytów, czyli spadek awaryjności akumulatorów. Poza tym, badania wykazały, że przełom w dystrybucji jonów litu oraz zapewnienie izolacji elektrycznej warstw powinny pomóc w utrzymaniu integralności całej struktury. Jakby tego było mało, zmniejszenie naprężeń między interfejsem elektrody i elektrolitu powinno poprawić łączność między warstwami, co także ma korzystny wpływ na akumulatory.
Czytaj też: Jak długo wytrzymają akumulatory w elektrykach? Odpowiedź może nas zaskoczyć
Jak sądzą członkowie zespołu badawczego, najlepsze efekty powinno przynieść zastosowanie nieorganiczno-hybrydowych oraz polimerowych warstw ASEI. Te pierwsze okazują się szczególnie przydatne ze względu na zmniejszenie grubości warstwy i zauważalną poprawę dystrybucji składników w warstwach. W efekcie wzrasta wydajność akumulatorów. Z kolei wariant numer dwa jest związany z rozbudowanymi możliwościami regulacji wytrzymałości i elastyczności. Poza tym cechują się kompatybilnością, co jest rzadko spotykane w innych przypadkach. Jeśli chodzi o wyzwania czekające na inżynierów zajmujących się tymi badaniami, to bez wątpienia będą musieli oni poprawić przyczepność warstw ASEI do powierzchni metalu oraz popracować nad stabilnością w warstwach i ograniczeniem grubości warstw, aby zwiększyć gęstość energii metalowych elektrod.
