Magazyny energii określane mianem akumulatorów nowej generacji, bo składającymi się ze stałych elektrolitów, dręczy od dawna problem z narastającymi na elektrodach dendrytami, które doprowadzają z czasem do zwarcia, ale najwyraźniej jest sposób na jego rozwiązanie. Tak przynajmniej twierdzi zespół naukowców ze Stanford University i SLAC National Accelerator Laboratory.
Dzięki temu odkryciu akumulatory litowo-jonowe nowej generacji mogą wreszcie powstać
W toku eksperymentów naukowcy odkryli, dlaczego akumulatory o stałych, a nie tych tradycyjnych, czyli ciekłych elektrolitach, są tak bardzo podatne na zwarcia. W badaniu opublikowanym na łamach Nature Energy opisali różne eksperymenty na temat tego, jak defekty w nanoskali i naprężenia mechaniczne powodują awarię stałych elektrolitów. Doszli do wniosku, że “ledwie skromne wgniecenie, zginanie lub skręcanie ogniw akumulatora może spowodować, że ich defekty w nanoskali otworzą się, a lit trafi do stałego elektrolitu, doprowadzając tym samym do zwarcia”. Co ważne, mogą do tego doprowadzić również zanieczyszczenia obecne na etapie produkcji.
Czytaj też: Nieskończone źródło energii na Księżycu. Rolls Royce pokazał swój reaktor jądrowy
W ramach ponad 60 prób z sondą elektryczną i mikroskopem elektronowym wykazano, że ceramika w formie elektrolitu w akumulatorach rozwija “pęknięcia, wgniecenia i szczeliny o szerokości poniżej 20 nanometrów”, które “otwierają się podczas szybkiego ładowania, umożliwiając wtedy wnikanie litu”. Z tymi wnioskami naukowcy mogą teraz zaprojektować akumulatory nowej generacji tak, aby zminimalizować ryzyko zwarcia i rzeczywiście do tego dążą. Obecnie poszukują sposobów na zahartowanie materiału podczas produkcji oraz zabezpieczenie elektrolitu tak, aby zapobiec jego pęknięciom, a w razie ich wystąpienia, automatycznie ja naprawiać.