O jakich ograniczeniach była do tej pory mowa? Naukowcy zwracają uwagę na dwa kluczowe aspekty: niższa od konkurencji przewodność litowo-jonowa oraz problemy w kontakcie między elektrodą a stałym elektrolitem. Poza tym w reakcji z wilgocią mogą tworzyć dwusiarczek wodoru, który cechuje się wysoką łatwopalnością.
Czytaj też: Produkcja akumulatorów będzie tańsza. Wystarczy wykorzystać najgorszy lit, jaki mamy
Kilka powyższych argumentów wystarczy, aby zrozumieć, dlaczego akumulatory ze stałym elektrolitem nie wykosiły jeszcze konkurencji i nie zdominowały rynku związanego z magazynowaniem energii. Mimo to, z pewnością nie można ich lekceważyć. O potencjale tej technologii przekonują przedstawiciele DENSO Corporation oraz Tokyo University of Science.
Swoje działania w tym zakresie opisali oni szerzej na łamach Chemistry of Materials. Członkowie zespołu badawczego wyjaśniają, że istnieje spore zapotrzebowanie na pozbawione siarczków akumulatory ze stałym elektrolitem, ponieważ mogłoby to utorować drogę do baterii litowo-jonowych o krótkim czasie ładowania, wysokiej wydajności i bardzo dobrym stopniu bezpieczeństwa.
Akumulator litowo-jonowy ze stałym elektrolitem testowany przez japońskich naukowców może działać w temperaturach od -10 do+100 stopni Celsjusza
Ale w czym miałaby tkwić recepta na sukces? Z przytoczonej publikacji wynika, iż klucz leży w wysoce przewodzącym materiale znanym jako tlenofluorek typu pirochlorowego. Ten przewodnik litowo-jonowy to elektrolit stały, który jest kluczowym składnikiem akumulatorów przyszłości. Jak wyjaśnia jeden z naukowców zaangażowanych w badaniach, Kenjiro Fujimoto, w takim wariancie występowałaby zarówno wysoka gęstość energii, jak i odpowiedni stopień bezpieczeństwa.
Jakie są konkretne zalety tego materiału? Choćby zadowalająca stabilność w powietrzu czy wyższa od konkurencyjnych przewodność jonowa. Jest przy tym niepalny, co stanowi bardzo istotny aspekt. Nie bez znaczenia pozostaje fakt, że energia aktywacji przewodnictwa jonowego tego materiału jest wyjątkowo niska. Prowadzi to do sytuacji, w której nawet w niskich temperaturach występuje wysoka przewodność jonowa – jedna z najwyższych odnotowanych w gronie stałych elektrolitów.
Czytaj też: Nadszedł czas na rewolucję akumulatorów litowo-jonowych. Wskazali wręcz cudowny stały elektrolit
W praktyce oznacza to, iż przy temperaturze rzędu -10 stopni Celsjusza przewodność jonowa tego stałego elektrolitu osiąga poziomy typowe dla innych notowanych w temperaturze pokojowej. To wielki postęp! Tym bardziej, że tlenofluorek typu pirochlorowego badany przez japońskich inżynierów sprawdzono w temperaturach przekraczających 100 stopni Celsjusza.
Prowadzi to do konkluzji, jakoby nowy składnik akumulatorów litowo-jonowych cechował się bardzo rozległym zakresem zastosowań. Może działać w temperaturach od -10 do +100 stopni Celsjusza, deklasując w ten sposób konkurencję. Tego typu rozwiązania mogłyby być na wagę złota w kontekście magazynowania energii, szczególnie w elektrycznych samochodach, gdzie pole do rozwoju wciąż jest spore.
