Akumulatory litowo-jonowe nie są takie doskonałe, o czym przekonuje się wiele użytkowników podręcznej elektroniki czy właścicieli samochodów elektrycznych. Któż z nas nie zaznał tego niepokojącego uczucia, gdy telefon zaczyna się mocno rozgrzewać, a my nie wiemy co zrobić? Winowajcą tego stanu rzeczy jest m.in. ciekły elektrolit w baterii, który przyczynia się niejednokrotnie do samozapłonów i podnosi generalną łatwopalność akumulatorów.
Czytaj też: Produkcja akumulatorów będzie tańsza. Wystarczy wykorzystać najgorszy lit, jaki mamy
O wiele bezpieczniejszą alternatywą są akumulatory litowe ze stałym elektrolitem. W ich przypadku medium transportującym elektrony jest materiał na bazie ceramiki. Urządzenia tej generacji można konstruować na dużo mniejszej powierzchni, ponieważ są w stanie zgromadzić o wiele więcej energii w przeliczeniu na jednostkę objętości. Niestety i ta technologia ma swoje wady, a najbardziej dotkliwą z nich jest szybki spadek pojemności.
Zaawansowane obserwacje akumulatorów ze stałym elektrolitem
Zespół uczonych z Kanady reprezentujących uczelnie i instytucje naukowe z Calgary, Ottawy czy Saskatoon opublikował w czasopiśmie Journal of Physical Chemistry swoje obserwacje na temat tego, jak można ulepszyć poszczególne części akumulatorów ze stałym elektrolitem. W swojej pracy zastosowali urządzenie synchrotronowe będące źródłem światła – chodzi tutaj o tzw. Canadian Light Source (CLS) znajdujące się na Uniwersytecie Saskatchewan.
Czytaj też: Nadszedł czas na rewolucję akumulatorów litowo-jonowych. Wskazali wręcz cudowny stały elektrolit
Jak dotąd niespecjalnie interesowano się analizą akumulatorów w CLS. Do niedawna była to raczej niszowa specjalizacja, ale okazuje się teraz, że całkiem przydatna. Naukowcy wykonali badania ex situ zużytego akumulatora litowego ze stałym elektrolitem. Skaningowa transmisyjna mikroskopia rentgenowska, ptychografia oraz spektroskopia absorpcyjna promieniowania rentgenowskiego rzuciły nowe światło (dosłownie i w przenośni) na zjawisko spadku pojemności akumulatora.
Autorzy badań przekonują, że zjawiskiem kieruje złożony mechanizm różnych zmian fazowych związanych z rozpuszczaniem metali przejściowych. Wskazali oni również konkretne obszary w strukturze urządzeń, które okazały się piętami achillesowymi. Spostrzeżenia te dokładają cegiełkę do ogółu wiedzy na temat zależności pomiędzy poszczególnymi komponentami akumulatora.
Naukowcy oczywiście nie porzucają laboratoriów na Uniwersytecie Saskatchewan i będą kontynuować swoje prace, ale tym razem w czasie rzeczywistym. Ich metody „obchodzenia się” z akumulatorami wydają się być na bardzo zaawansowanym poziomie i pomogą w przyszłości opracowywać trwalsze i dłużej działające elementy do baterii.
