Opracowano baterię litowo-metalową o pojemności ponad 500 Wh/kg
Obecne akumulatory w samochodach elektrycznych mają zazwyczaj gęstość energii od 200 do 250 Wh/kg, co jest już stosunkowo wysoką wartością. Domowe systemy magazynowania energii mają co najwyżej połowę tej wartości.
Niemniej jednak taka bateria o praktycznej pojemności około 70 watogodzin waży około 300 kg (660 funtów). Zwiększona gęstość energii mogłaby zatem zaoszczędzić ogromną ilość masy, co z kolei zmniejszyłoby zużycie paliwa i zwiększyło dynamikę jazdy.
Akumulator zaprezentowany przez Chiński Uniwersytet Nauki i Technologii (USTC) w Hefei o gęstości energii 505,9 Wh/kg mógłby zatem za jednym zamachem zaoszczędzić 150 kg balastu.
Dla porównania: gęstość energii benzyny i oleju napędowego wynosi około 10 000 Wh/kg. Jednak wydajność silnika spalinowego jest znacznie gorsza, a po spaleniu paliwa nie można go po prostu ponownie naładować.
Dostosowane odległości molekularne
Tak wysoka wartość jest jednak możliwa w przypadku akumulatora litowo-metalowego, który w poprzednich eksperymentach pozostawał daleki od przetrwania 50 cykli ładowania. Według badań, poprzednie eksperymenty w tej dziedzinie miały na celu zwiększenie stężenia elektrolitu.
Struktura nowej baterii, która przy 500 Wh/kg przetrwała 130 cykli z niewielką utratą pojemności, jest znacząco inna. Przy zaledwie 400 Wh/kg, wciąż znacznie wyższym niż w przypadku komercyjnych ogniw akumulatorowych, osiągnięto ponad 300 cykli ładowania.
Zamiast zwykłego koncentratu z jonami litu, anionami i innymi cząstkami nieorganicznymi, zastosowano zwartą strukturę z dużą liczbą jonów litu, która transportuje elektrony razem, a także dostarcza je do anody w większych pakietach.
W tej znacznie większej strukturze, która jest około 50 razy większa niż poprzednio, jony litu znajdują się bliżej siebie. Około stu zamiast jednego wydziela elektrony w skoncentrowanej formie. Tworzy to stały elektrolit nad anodą, co skutkuje znacznie lepszą stabilnością.
Z pewnością interesujące będzie sprawdzenie, jak daleko można zoptymalizować tę zasadę. W końcu nawet 300 ładowań to wciąż trochę za mało. Jeśli bateria miałaby przejechać 500 km (300 mil), spadek pojemności musiałby nastąpić po 150 000 km (90 000 mil).
Źródło(a)
