Baterije čvrstog stanja – novi dizajn baterija koje koriste sve čvrste komponente – zadobile su pažnju poslednjih godina zbog njihovog potencijala da zadrže mnogo više energije dok istovremeno izbijegavaju bezbijednosne izazove baterija zasnovanih na tečnosti.

Izgradnja dugotrajne baterije u čvrstom stanju lakše je reći nego uraditi. Sada su istraživači sa Tehnološkog instituta u Džordžiji koristili kompjutersku tomografiju (CT) za rendgenske snimke kako bi u realnom vremenu vizualizirali kako se pukotine formiraju blizu rubova sučelja između materijala u baterijama. Ovi nalazi mogu pomoći istraživačima da pronađu načine za poboljšanje uređaja za skladištenje energije.  

“Čisti  akumulatori mogu biti sigurniji od litijum-jonskih baterija i potencijalno zadržati više energije, što bi bilo idealno za električna vozila, pa čak i za električne avione”, rekao je Matthev McDovell, docent u mašinskoj školi George V. Voodruff i Škole za nauku o materijalima i inženjerstvo. “Tehnološki gledano, to je polje koje se veoma brzo kreće i za to postoji veliko interesovanje mnogih kompanija.”

U tipičnoj litijum-jonskoj bateriji, energija se oslobađa tokom prenosa litijumskih jona između dve elektrode – katode i anode – kroz tečni elektrolit. Za studiju, koja je objavljena 4. juna u časopisu ACS Energi Letters i koju je sponzorisala Nacionalna fondacija za nauku, istraživački tim je napravio čvrstu bateriju u kojoj je čvrsti keramički disk bio spojen između dva komada čvrstog litijuma. Keramički disk zamenio je tipični tečni elektrolit.

“Izazov je da se utvrdi kako da se ovi čvrsti komadi uklope i da se dobro ponašaju tokom dugih vremenskih perioda”, rekao je McDovell. “Radimo na tome kako da napravimo ove interfejse između ovih čvrstih dijelova kako bismo ih što duže zadržali.”

U saradnji sa Christopherom Saldan-om, docentom u mašinskoj školi George V. Voodruff u Georgia Tech-u i stručnjak za rendgensko snimanje, istraživači su postavili bateriju pod rendgenski mikroskop i napunili je i ispraznili je, tražeći fizičke promjene koje ukazuju na degradaciju. Polako, tokom nekoliko dana, po čitavom disku se pojavio pukotinski oblik. Te pukotine su problem i javljaju se uz rast međufaznog sloja između litijum metala i čvrstog elektrolita. Istraživači su otkrili da ova fraktura tokom ciklusa uzrokuje otpornost na protok jona.

“To su neželjene hemijske reakcije koje se dešavaju na interfejsu”, rekao je McDovell. “Ljudi su generalno pretpostavili da su ove hemijske reakcije uzrok degradacije ćelije. Ali ono što smo naučili na osnovu ove slike je da u ovom konkretnom materijalu, nisu same hemijske reakcije loše – one ne utiču na performanse baterije. Ono što je loše je to što se ćelija lomi, a to uništava performanse ćelije. Riješavanje problema lomljenja može biti jedan od prvih koraka za otključavanje potencijala čvrstih baterija, uključujući i njihovu visoku gustinu energije. Uočena pogoršanja vijerovatno će uticati na druge tipove poluvodičkih baterija, navode istraživači, tako da bi rezultati mogli da dovedu do dizajna trajnijih interfejsa.

Izvor: Science daily

https://naucnenovosti.me/wp-content/uploads/2019/07/batteries-2109241_960_720.pnghttps://naucnenovosti.me/wp-content/uploads/2019/07/batteries-2109241_960_720-150x150.pngadminHemijaNovostiTehnologijabaterija,energija,kompjuterska tomografija,rendgenski snimakBaterije čvrstog stanja - novi dizajn baterija koje koriste sve čvrste komponente - zadobile su pažnju poslednjih godina zbog njihovog potencijala da zadrže mnogo više energije dok istovremeno izbijegavaju bezbijednosne izazove baterija zasnovanih na tečnosti. Izgradnja dugotrajne baterije u čvrstom stanju lakše je reći nego uraditi. Sada su istraživači sa...Naučne Novosti